JP2019521857A - Metal wire feeding system and method - Google Patents

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Abstract

自由形状物体への金属の連続的な堆積を行うために立体自由形状造形により物体、特にチタン若しくはチタン合金のワイヤで作製される物体を製造するための溶接トーチに金属ワイヤを連続的に提供するためのワイヤ送給システム及び方法が提供される。システムは、ワイヤ供給スプール(50)と、進入ワイヤ位置検出器(110)を備えた筐体と、ワイヤ送給装置(200)と、少なくとも3つの弛みワイヤガイド(300、400、500)と、弛みワイヤ引張装置(600)と、筐体退出ガイド(1000)とを備える。Continuously providing metal wire to a welding torch for manufacturing an object, in particular an object made of titanium or titanium alloy wire, by three-dimensional free-form shaping to perform continuous deposition of metal on the free-form object A wire delivery system and method for providing an image are provided. The system includes a wire supply spool (50), a housing with an entry wire position detector (110), a wire feeder (200), at least three slack wire guides (300, 400, 500), A slack wire tensioning device (600) and a housing withdrawal guide (1000) are provided.

Description

本発明は、立体自由形状造形により物体、特にチタン及びチタン合金のワイヤから作製される物体を製造するための金属ワイヤを送給するシステム及び方法に関する。   The present invention relates to a system and method for delivering metal wires for producing objects, in particular objects made from titanium and titanium alloy wires, by means of three-dimensional freeform shaping.

チタン又はチタン合金で作製された構造化金属部品は、従来、ビレットから鋳造、鍛造又は機械加工することにより作製されている。これらの技法には、高価なチタン金属の材料浪費が多く、金属部品の造形におけるリードタイムが長いという不都合がある。   Structured metal parts made of titanium or titanium alloys are conventionally made by casting, forging or machining from billets. These techniques have the disadvantages of expensive material waste of titanium metal and long lead times in the fabrication of metal parts.

十分に稠密な物理的物体は、高速プロトタイピング、高速製造法、積層製造法、立体自由形状造形法、付加造形法、付加製造法、又は3D印刷として知られる製造技術により作製され得る。この技術は、コンピュータ支援設計ソフトウェア(CAD)を用いて、まず、作製すべき物体の仮想モデルを構築し、次に、その仮想モデルを、通常水平方向に向けられる薄い平行なスライス又は層に変換する。その後、物理的物体を、例えば溶融した溶接ワイヤからの、溶融金属などの、液体、ペースト、粉末の形態、又は他の積層可能な形態、塗り広げ可能な形態、若しくは流体形態の連続した原料の層、或いは仮想層の形状に類似するシート材料として予備成形された連続した原料の層を物体全体が形成されるまで積み重ねることにより作製してもよい。それらの層を合わせて融着させ、立体稠密物体を形成する。   A sufficiently dense physical object may be made by manufacturing techniques known as high speed prototyping, high speed manufacturing methods, layered manufacturing methods, three-dimensional freeform modeling methods, additive modeling methods, additive manufacturing methods, or 3D printing. This technology uses computer-aided design software (CAD) to first build a virtual model of the object to be created, and then convert the virtual model into thin parallel slices or layers that are normally oriented horizontally To do. Thereafter, the physical object may be in the form of a liquid, paste, powder, or other stackable, spreadable, or fluid form continuous material, such as from molten metal, such as molten metal. It may also be made by stacking successive layers of raw material preformed as a sheet material similar to the shape of the layer or virtual layer until the entire object is formed. The layers are fused together to form a three-dimensional dense object.

立体自由形状造形は、典型的には各物体に対して数時間から数日の範囲の比較的高速の生産速度でほぼ全ての形状の物体の作成を可能にする柔軟な技術である。したがって、この技術は、試作品の形成及び少量連続生産に適しており、大量生産に規模を拡大することができる。   Three-dimensional freeform modeling is a flexible technique that allows the creation of objects of almost any shape at a relatively high production rate, typically in the range of hours to days, for each object. Therefore, this technique is suitable for the formation of prototypes and continuous production in small quantities, and can be scaled up for mass production.

積層製造法の技術を、複数片の構成材料の堆積を含むように拡張してもよく、つまり、物体の仮想モデルの各構造層が、並べて置かれたときに層を形成する1組の部片に分割される。これにより、物体の仮想積層モデルに従って各層を形成する連続したストライプ状にワイヤを基材の上に溶接し、物理的物体全体が形成されるまで各層に対してプロセスを繰り返すことにより、金属物体を形成することができる。溶接技術の精度は、通常、許容可能な寸法の物体を直接形成できないほど粗い。したがって、形成される物体は、通常、許容可能な寸法精度まで機械加工する必要がある未加工物体又は予備成形品とみなされる。   Laminate manufacturing techniques may be extended to include the deposition of multiple pieces of constituent materials, ie, a set of parts that form layers when each structural layer of a virtual model of an object is placed side by side Divided into pieces. This makes it possible to weld metal objects by welding the wire onto the substrate in a continuous stripe form forming each layer according to a virtual stacking model of the object, and repeating the process for each layer until the entire physical object is formed. Can be formed. The accuracy of welding techniques is usually so coarse that an object of acceptable dimensions cannot be directly formed. Thus, the object to be formed is usually considered a raw object or preform that needs to be machined to an acceptable dimensional accuracy.

金属材料を溶接するための熱を提供するためにプラズマアークを使用することが知られている。この方法は、大気圧又はより高い圧力で用いられてもよく、したがって、この方法により、より簡単でコストのかからないプロセス設備が実現される。そのような方法の1つは、プラズマ移行型アークが非消耗タングステン電極と溶接領域との間に形成されるガスタングステンアーク溶接(GTAW、TIG溶接とも呼ばれる)として知られている。プラズマアークは通常、プラズマトーチを通じて送給されてアークの周囲に保護ガスシールドを形成するガスにより保護される。TIG溶接は、金属ワイヤ又は金属粉末を溶加材として溶融池内又はプラズマアーク中に送給することを含み得る。他の溶接方法としては、ガスメタルアーク溶接(GMAW)、金属不活性ガス(MIG)溶接、及び金属活性ガス(MAG)溶接が挙げられ、これらの溶接では、金属ワイヤなどの消耗電極と加工物との間の電気アークが金属を加熱して溶融させる。   It is known to use a plasma arc to provide heat for welding metal materials. This method may be used at atmospheric or higher pressures and thus provides a simpler and less expensive process equipment. One such method is known as gas tungsten arc welding (also referred to as GTAW, TIG welding) in which a plasma transfer arc is formed between a non-consumable tungsten electrode and a weld region. The plasma arc is usually protected by a gas that is delivered through a plasma torch and forms a protective gas shield around the arc. TIG welding can include feeding metal wire or metal powder as a filler material into a molten pool or into a plasma arc. Other welding methods include gas metal arc welding (GMAW), metal inert gas (MIG) welding, and metal active gas (MAG) welding, in which consumable electrodes such as metal wires and workpieces are used. An electric arc between and heats and melts the metal.

TIG溶接トーチを使用して、立体自由形状造形(SFFF)(延性の低い金属供給原材料の連続した層が基材の上に堆積される)により物体を構築することが知られている(例えば、Adamsの(特許文献1)を参照)。電極を使用して流動ガスを励起することによりプラズマアークが生成され、電極には大きさの変化する電流が供給される。堆積前に加工物の所定の標的領域を予熱するために、プラズマ流を所定の標的領域に向けることができる。電流が調節されるとともに、プラズマ流に供給原材料が送給されて、溶融した供給原料が所定の標的領域に堆積される。電流が調節されるとともに、溶融した供給原料が高温(典型的には供給原材料の脆性−延性遷移温度を超える温度)に徐々に冷却されて、冷却段階において材料応力の発生が最小限に抑えられる。   It is known to use TIG welding torches to construct objects by solid freeform shaping (SFFF) (a continuous layer of a low ductility metal feed raw material is deposited on a substrate) (eg, (See Adams (Patent Document 1)). A plasma arc is generated by exciting the flowing gas using the electrode, and a current of varying magnitude is supplied to the electrode. In order to preheat a predetermined target area of the workpiece prior to deposition, the plasma stream can be directed to the predetermined target area. As the current is adjusted, the feedstock is delivered to the plasma stream and the molten feedstock is deposited in a predetermined target area. As the current is adjusted, the molten feedstock is gradually cooled to a high temperature (typically above the brittle-ductile transition temperature of the feedstock), minimizing the generation of material stress during the cooling phase. .

Withers et al.(特許文献2)はまた、原料のコストを大幅に低減する仕方でチタン供給材と合金化成分とを組み合わせることによる比較的低コストのチタン供給材料を用いる、立体自由形状造形(SFFF)プロセスにおいて従来使用されてきた高価なレーザの代りにTIGトーチを使用することを説明している。より詳細には、一態様において、本発明は、合金ワイヤよりもコストの低い純チタンワイヤ(CP Tiワイヤ)を用いて、溶接トーチ又は他の高出力エネルギービームの溶融においてCP Tiワイヤと粉末合金化成分とを結合することにより、SFFFプロセスにおいてあるがままの状態でCP Tiワイヤを粉末合金化成分と結合する。別の実施形態において、本発明は、合金化元素と混合されワイヤに成形されるチタンスポンジ材料であって、チタン製のニアネットシェイプの構成要素を生産するためにプラズマ溶接トーチ又は他の高出力エネルギービームとの組み合わせでSFFFプロセスにおいて使用され得るチタンスポンジ材料を用いる。   Withers et al. (Patent Document 2) also uses a relatively low cost titanium feed by combining a titanium feed and an alloying component in a manner that significantly reduces the cost of the raw material, in a three-dimensional freeform fabrication (SFFF) process. It describes the use of a TIG torch instead of the expensive lasers conventionally used. More particularly, in one aspect, the present invention uses a pure titanium wire (CP Ti wire) that is less costly than an alloy wire and uses a CP Ti wire and powder alloy in melting a welding torch or other high power energy beam. By combining the alloying component, the CP Ti wire is combined with the powder alloying component as it is in the SFFF process. In another embodiment, the present invention is a titanium sponge material that is mixed with alloying elements and formed into a wire, which is a plasma welding torch or other high power to produce titanium near net shape components. A titanium sponge material that can be used in the SFFF process in combination with an energy beam is used.

溶接トーチを使用して金属ワイヤから加工物の表面に金属を効果的に堆積させるためには、金属ワイヤを溶接トーチに対して正しい位置に維持することが必要である。金属ワイヤは、多くの場合、スプールから供給される。ワイヤスプールの回転を駆動するモータの出力トルクは、特に満杯のスプールから、ワイヤを定常状態で提供する上での制限要因となる可能性がある。スプール上のワイヤの回転慣性は、溶接トーチへ送出されるようにワイヤをスプールから繰り出すことができる速度及び加速度を制限する可能性がある。回転慣性、速度及び/又は加速度の変調は、ワイヤをコンタクトチップ組立体のプラズマアークへ送出するために使用されるローラ、案内ホイール又はクランプ装置からの滑りを引き起こすのに十分なものである可能性がある。滑りは、ワイヤに変形をもたらすとともに、プラズマアークに対するワイヤの所望の位置及び角度にずれを生じさせる可能性がある。滑りはまた、造形設備の運転速度を制限する。   In order to effectively deposit metal from the metal wire onto the surface of the workpiece using the welding torch, it is necessary to maintain the metal wire in the correct position relative to the welding torch. Metal wires are often supplied from a spool. The output torque of the motor that drives the rotation of the wire spool can be a limiting factor in providing the wire in a steady state, particularly from a full spool. The rotational inertia of the wire on the spool can limit the speed and acceleration at which the wire can be unwound from the spool for delivery to the welding torch. The modulation of rotational inertia, speed and / or acceleration may be sufficient to cause slippage from the roller, guide wheel or clamping device used to deliver the wire to the plasma arc of the contact tip assembly. There is. Slip causes deformation in the wire and can cause a shift in the desired position and angle of the wire relative to the plasma arc. Slip also limits the operating speed of the modeling equipment.

バルクワイヤの回転質量、速度及び/又は加速度の変化もまた、ワイヤ送給速度のばらつき及び金属ワイヤの張力量のばらつきをもたらす可能性がある。ワイヤ源におけるワイヤ送給速度又はワイヤ加速度のばらつきが、ワイヤを溶接トーチのプラズマアークへ送出する送給ローラ及びプーリとワイヤ源との間に過剰な張力をもたらす場合、増加した張力により、ワイヤに捩じれ、曲がり又は他の変形が形成される可能性がある。また、高張力により金属ワイヤがワイヤ源に向けて引き戻される可能性があり、これにより、溶接電極への金属ワイヤの送給が防止され、作製される自由形状物体上に堆積される層に、望ましくない不連続な堆積層、又は意図しない穴若しくは隙間がもたらされる。張力が低すぎる場合には、余分な弛みが生じる可能性がある。余分なワイヤがワイヤ自体と又は機械類の一部と絡み合う可能性があり、これにより、ワイヤに曲がり又は捩じれが生じる可能性があり、ワイヤをプラズマアークに対して正しく位置決めすることが困難又は不可能になる。   Changes in the rotational mass, speed and / or acceleration of the bulk wire can also result in variations in wire feed speed and variations in the amount of tension in the metal wire. If variations in wire feed speed or wire acceleration at the wire source result in excessive tension between the feed roller and pulley that delivers the wire to the plasma arc of the welding torch and the wire source, the increased tension causes the wire to Twists, bends or other deformations can be formed. Also, the high tension can cause the metal wire to be pulled back towards the wire source, which prevents the metal wire from being fed to the welding electrode and in a layer deposited on the freeform object being made, Undesirable discontinuous deposition layers or unintended holes or gaps are produced. If the tension is too low, extra slack can occur. The extra wire can be intertwined with the wire itself or part of the machinery, which can cause the wire to bend or twist, making it difficult or impossible to properly position the wire with respect to the plasma arc. It becomes possible.

加えて、スプールからのワイヤを繰り出しは、スプール上のワイヤのコイル状の性質によって、ワイヤがスプールから離れるときのワイヤの位置に変化をもたらす可能性がある。より高い使用率では、ワイヤの水平位置及び垂直位置が急激に変化する可能性があり、この変化は、ワイヤを溶接トーチへ送出するために使用されるローラ、案内ホイール又はクランプ装置からの滑りをもたらす可能性がある。   In addition, unwinding the wire from the spool can cause a change in the position of the wire as it leaves the spool due to the coiled nature of the wire on the spool. At higher utilization rates, the horizontal and vertical position of the wire can change rapidly, and this change can cause slippage from the rollers, guide wheels or clamping devices used to deliver the wire to the welding torch. There is a possibility to bring.

米国特許出願公開第2010/0193480号明細書US Patent Application Publication No. 2010/0193480 米国特許出願公開第2006/185473号明細書US Patent Application Publication No. 2006/185473

よって、当該技術分野では、増加した金属堆積速度で自由形状造形を行う経済的な方法が必要である。更にまた、当該技術分野では、直接金属堆積により形成される製品のスループット及び歩留まりを向上させるために、金属ワイヤの滑り又は変形なしに溶接トーチに提供できる金属ワイヤの量を増加させるシステム及び方法が必要である。   Thus, there is a need in the art for an economical method of freeform shaping at an increased metal deposition rate. Furthermore, there is a system and method in the art that increases the amount of metal wire that can be provided to the welding torch without slipping or deformation of the metal wire to improve the throughput and yield of products formed by direct metal deposition. is necessary.

本発明の目的は、立体自由形状造形により金属物体を構築するための溶接トーチへの金属ワイヤの送出のためのシステムを提供することである。   An object of the present invention is to provide a system for delivery of a metal wire to a welding torch for constructing a metal object by solid freeform shaping.

本発明の別の目的は、金属ワイヤ及び1つ又は複数の溶接トーチを使用して、チタン体又はチタン合金体の高速積層製造のための方法を提供することである。本発明は、プラズマアークに対する所望の場所での溶接トーチのプラズマアークへの金属ワイヤの送出のためのシステム及び方法を提供することにより、直接金属堆積を行う改良された経済的な方法の必要性に対処し、このことにより、立体自由形状造形において金属の堆積速度の増加がもたらされ得る。本発明は更に、スループットを向上させる方法の必要性に対処して、ニアネットシェイプの平滑な堆積境界を有する、歪みのない直接金属堆積により形成される部品を生産することができる。   Another object of the present invention is to provide a method for high speed laminate manufacturing of titanium bodies or titanium alloy bodies using metal wires and one or more welding torches. The present invention provides a system and method for delivering a metal wire to a plasma arc of a welding torch at a desired location with respect to the plasma arc, and the need for an improved economic method of performing direct metal deposition. This can lead to an increased metal deposition rate in 3D freeform shaping. The present invention further addresses the need for a method to increase throughput, and can produce parts formed by unstrained direct metal deposition with near net shape smooth deposition boundaries.

本技術革新は、ワイヤ源からの金属ワイヤを受け入れて立体自由形状造形システムで使用すべきワイヤを送給するための金属ワイヤ送給システムを提供する。システムは、ワイヤ源からの金属ワイヤを受け入れる筐体と、ワイヤ源から筐体内に入るワイヤの位置を監視する位置決めセンサと、筐体内に弛みワイヤのループを形成するようにワイヤをワイヤ源から筐体内へ前進させるワイヤ送給装置と、筐体内の弛みワイヤの量を検出して変調する1つの又は2つ以上のセンサと、加工物の表面上に溶融させるために溶接トーチに対して所定の位置に位置決めされるようにある量の弛みワイヤを引っ張ってワイヤガイドに提供するワイヤ提供装置とを含む。溶接トーチは、任意の適切な設計又は構成を有することができる。例示の溶接トーチとしては、プラズマアーク溶接トーチ、プラズマ移行型アーク溶接トーチ、ガスタングステンアーク溶接トーチ、ガスメタルアーク溶接トーチ、金属不活性ガス溶接トーチ、金属活性ガス溶接トーチ、レーザ装置、電子ビーム銃、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられる。   The innovation provides a metal wire delivery system for accepting metal wires from a wire source and delivering wires to be used in a 3D freeform shaping system. The system includes a housing that accepts a metal wire from a wire source, a positioning sensor that monitors the position of the wire that enters the housing from the wire source, and a wire from the wire source to form a slack wire loop in the housing. A wire feeder that is advanced into the body, one or more sensors that detect and modulate the amount of slack wire in the housing, and a predetermined to the welding torch for melting on the surface of the workpiece. And a wire providing device that pulls and provides a wire guide with an amount of slack wire to be positioned in position. The welding torch can have any suitable design or configuration. Exemplary welding torches include plasma arc welding torches, plasma transfer arc welding torches, gas tungsten arc welding torches, gas metal arc welding torches, metal inert gas welding torches, metal active gas welding torches, laser devices, and electron beam guns. , And any combination thereof.

本明細書で提供されるワイヤ送給システムは、ワイヤ源から筐体内への追加のワイヤの供給量を変調し、それにより、弛みワイヤのループのサイズ、ひいては、筐体内の弛みワイヤの量を変調するための、センサに応答する制御システムを含むことができる。   The wire delivery system provided herein modulates the amount of additional wire delivered from the wire source into the housing, thereby reducing the size of the slack wire loop and thus the amount of slack wire in the housing. A control system responsive to the sensor for modulating may be included.

本明細書では、金属ワイヤ送給システムであって、位置調節可能なワイヤ供給スプールを含むワイヤ供給ユニットと、ワイヤ供給ユニットから筐体内に金属ワイヤを引き入れるためのワイヤ緊張ユニットを収容する筐体と、弛みワイヤのループを緩衝部として生成するワイヤ緩衝ユニットと、金属ワイヤがコンタクトチップ組立体の溶接トーチのプラズマアークに送給されるように、緩衝用ループから弛みワイヤを引っ張って弛みワイヤを筐体の外へコンタクトチップ組立体に向けて送給する弛みワイヤ送出ユニットとを含むことができる、金属ワイヤ送給システムが提供される。   In this specification, it is a metal wire feeding system, Comprising: The wire supply unit containing the wire supply spool which can be adjusted, and the housing | casing which accommodates the wire tension unit for drawing a metal wire from a wire supply unit in a housing | casing A wire buffer unit that generates a loop of the slack wire as a buffer portion, and a slack wire by pulling the slack wire from the buffer loop so that the metal wire is fed to the plasma arc of the welding torch of the contact tip assembly. A metal wire delivery system is provided that can include a slack wire delivery unit that feeds the contact tip assembly out of the body.

筐体は、金属ワイヤ180が通過できる開口120を含む進入ワイヤ位置検出器110と、電動溝付きローラ220と受動溝付きローラ205と溝付きローラ220に取り付けられたモータ225とを含むワイヤ送給装置200とを含むことができる。溝付きローラ205及び220は、摩擦増強面を備えることができる。電動溝付きローラ220及び受動溝付きローラ205は一緒になって、金属ワイヤ180が通過する通路を電動溝付きローラ220と受動溝付きローラ205との間に形成する。電動溝付きローラ220及び受動溝付きローラ205は、金属ワイヤ180の少なくとも一部分に摩擦接触し、電動溝付きローラ220及び受動溝付きローラ205の回転により、金属ワイヤ180がワイヤ緩衝ユニットに送給される。   The housing includes an ingress wire position detector 110 that includes an opening 120 through which a metal wire 180 can pass, a motorized grooved roller 220, a passive grooved roller 205, and a motor 225 attached to the grooved roller 220. Device 200. Grooved rollers 205 and 220 can include friction enhancing surfaces. The motorized grooved roller 220 and the passive grooved roller 205 together form a path through which the metal wire 180 passes between the motorized grooved roller 220 and the passive grooved roller 205. The motorized grooved roller 220 and the passive grooved roller 205 are in frictional contact with at least a portion of the metal wire 180, and the metal wire 180 is fed to the wire buffer unit by the rotation of the motorized grooved roller 220 and the passive grooved roller 205. The

本明細書で提供される金属ワイヤ送給システムにおいて、進入ワイヤ位置検出器110は、開口120内のワイヤ180の位置を検出できるセンサ122の配列を更に備える。例示のセンサとしては、光学センサ、光ファイバセンサ、近接センサ、光電センサ、磁気センサ、及びこれらの組み合わせが挙げられる。これらのセンサは市販されている(例えば、Industrial Automation−Omron Corporation,Kyoto,Japanを参照)。いくつかの構成において、進入ワイヤ位置検出器110は、光ファイバセンサの配列を含む。センサ122は、ワイヤ供給スプールをX方向、Y方向若しくはZ方向、又はこれらの組み合わせ方向に再配置できる制御システムと通信することができ且つ制御システムにフィードバックを与えることができる。制御システムは、センサ122からのフィードバックに応答してワイヤ供給の向きの制御を行うことができる。本明細書で提供されるシステムの筐体は、筐体を開けずに筐体内の構成要素の視認を可能にするための、透明窓若しくは透明扉又はこれらの両方を含むことができる。透明窓又は扉は、ガラス、アクリル(ポリ(メチルメタクリレート)若しくはPMMA)、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート(PETG)、又はポリカーボネートで作製することができる。   In the metal wire delivery system provided herein, the ingress wire position detector 110 further comprises an array of sensors 122 that can detect the position of the wire 180 within the opening 120. Exemplary sensors include optical sensors, optical fiber sensors, proximity sensors, photoelectric sensors, magnetic sensors, and combinations thereof. These sensors are commercially available (see, eg, Industrial Automation-Omron Corporation, Kyoto, Japan). In some configurations, the ingress wire position detector 110 includes an array of fiber optic sensors. Sensor 122 can communicate with and provide feedback to the control system that can reposition the wire supply spool in the X, Y, or Z direction, or a combination thereof. The control system can control the orientation of the wire feed in response to feedback from the sensor 122. The housing of the system provided herein can include a transparent window or a transparent door, or both, to allow viewing of components within the housing without opening the housing. The transparent window or door can be made of glass, acrylic (poly (methyl methacrylate) or PMMA), glycol modified polyethylene terephthalate (PETG), or polycarbonate.

本明細書で提供される金属ワイヤ送給システムにおいて、ワイヤ送給装置200は、ワイヤをワイヤ供給スプールから筐体内に送給するように構成することができる。加圧装置800を含むワイヤ緊張ユニット20は、溝付きローラ205によりローラの溝内のワイヤに及ぼされる圧力(直交方向の力)の量を変調するために含めることができる。加圧装置800は、伸長させたときに溝付きローラ205に加わる圧力を増加させ且つ収縮させたときに溝付きローラ205に加わる圧力を減少させる、油圧、空気圧、機械又は電子駆動式のピストンを含むことができる。加圧装置800を含む緊張ユニット20は、弛みワイヤ185のループを形成するように筐体内に送給されるワイヤ180の量を変調する。   In the metal wire delivery system provided herein, the wire feeder 200 can be configured to feed the wire from the wire supply spool into the housing. A wire tensioning unit 20 that includes a pressure device 800 can be included to modulate the amount of pressure (orthogonal force) exerted by the grooved roller 205 on the wire in the groove of the roller. The pressure device 800 includes a hydraulic, pneumatic, mechanical or electronically driven piston that increases the pressure applied to the grooved roller 205 when extended and reduces the pressure applied to the grooved roller 205 when contracted. Can be included. The tensioning unit 20 including the pressure device 800 modulates the amount of wire 180 fed into the housing to form a loop of the slack wire 185.

金属ワイヤ送給システムのワイヤ緩衝ユニット30は、少なくとも3つのワイヤガイドの組み合わせを含むことができる。第1のワイヤガイド300が、ワイヤ送給装置200の後方に且つワイヤ送給装置200との直線上に位置決めされ、第2のワイヤガイド400がワイヤガイド300の右下方に位置決めされ、並びに第3のワイヤガイド500がワイヤガイド300の左下方に位置決めされ、ワイヤガイド300とワイヤガイド500とが互いに平行に位置決めされる。ワイヤガイド300、400及び500は、弛みワイヤ185のループを形成して支持する。いくつかの構成において、弛みワイヤ185のループは、弛みワイヤ185の支持されない部分にかかる重力の作用に起因して長円形状をなす。   The wire buffering unit 30 of the metal wire delivery system can include a combination of at least three wire guides. The first wire guide 300 is positioned behind the wire feeding device 200 and on a straight line with the wire feeding device 200, the second wire guide 400 is positioned at the lower right of the wire guide 300, and the third The wire guide 500 is positioned on the lower left side of the wire guide 300, and the wire guide 300 and the wire guide 500 are positioned in parallel with each other. The wire guides 300, 400 and 500 form and support a loop of the slack wire 185. In some configurations, the loop of slack wire 185 has an oval shape due to the action of gravity on the unsupported portion of slack wire 185.

第1のワイヤガイド300は、第1の溝と第2の溝とを有する二重溝付きローラ305であって、筐体の背板900に枢動可能に接続されたアーム310に取り付けられるローラと、第1の溝と第2の溝とを有する二重溝付きローラ320であって、ローラ305の第1の溝とローラ320の第1の溝とがチャネルを形成し、且つローラ305の第1の溝が、背板900に接続された支持体330に接続されたアーム310上のばねにより付勢される、二重溝付きローラ320とを含むことができる。   The first wire guide 300 is a double grooved roller 305 having a first groove and a second groove, and is attached to an arm 310 pivotally connected to a back plate 900 of the housing. And a double grooved roller 320 having a first groove and a second groove, wherein the first groove of the roller 305 and the first groove of the roller 320 form a channel, and The first groove can include a double grooved roller 320 that is biased by a spring on an arm 310 connected to a support 330 connected to a back plate 900.

第2のワイヤガイド400は、溝付きローラ405であって、筐体の背板900に枢動可能に接続されたアーム410に取り付けられるローラと、溝付きローラ420であって、ローラ405の溝とローラ420の溝とがチャネルを形成し、且つローラ405の溝が、背板900に接続された支持体430にアーム410上のばねにより接続される、溝付きローラ420とを含むことができる。第3のワイヤガイド500は、溝付きローラ505であって、筐体の背板900に枢動可能に接続されたアーム510に取り付けられるローラと、溝付きローラ520であって、ローラ505の溝とローラ520の溝とがチャネルを形成し、且つローラ505の溝が、背板900に接続された支持体530に接続されたアーム510上のばねにより付勢される、溝付きローラ520とを含むことができる。ワイヤガイド300、400及び500は、ワイヤガイド300からワイヤガイド400、ワイヤガイド500に、そしてワイヤガイド300に戻るループ経路を形成する。   The second wire guide 400 is a grooved roller 405, which is a roller attached to an arm 410 pivotally connected to the back plate 900 of the housing, and a grooved roller 420, the groove of the roller 405. And the groove of the roller 420 form a channel, and the groove of the roller 405 can include a grooved roller 420 connected by a spring on the arm 410 to a support 430 connected to the back plate 900. . The third wire guide 500 is a grooved roller 505, which is a roller attached to an arm 510 pivotally connected to the back plate 900 of the housing, and a grooved roller 520, the groove of the roller 505. And the groove of the roller 520 form a channel, and the groove of the roller 505 is biased by a spring on the arm 510 connected to the support 530 connected to the back plate 900. Can be included. Wire guides 300, 400 and 500 form a loop path from wire guide 300 to wire guide 400, wire guide 500, and back to wire guide 300.

本明細書で提供される金属ワイヤ送給システムのワイヤ緩衝ユニットは、ループ検知装置700を含むことができる。ループ検知装置700は、筐体内の弛みワイヤのループの少なくとも一部分を検出するように位置決めすることができる。いくつかの構成において、ループ検知装置700は、弛みワイヤのループの下部分を検出する。ループ検知装置700は、1つ又は複数のセンサを含むことができる。ループ検知装置700は、制御システムと通信するセンサ730を含むことができ、センサ730は、作動させたときに、より少ない金属ワイヤ180を筐体内に送給するように制御システムに信号を送信する。ループ検知装置700は、制御システムと通信するセンサ720を含むことができ、センサ720は、作動させたときに、より多くの金属ワイヤ180を筐体内に送給するように制御システムに信号を送信する。ループ検知装置700は、制御システムと通信するセンサ740を含むことができ、センサ740は、作動させたときに、筐体内への金属ワイヤ180の送給を停止させるように制御システムに信号を送信する。ループ検知装置700は、制御システムと通信するセンサ710を含むことができ、センサ710は、作動させたときに、ワイヤ送給システムの運転を停止させるように制御システムに信号を送信する。ループ検知装置700は、センサ710、720、730、及び740の任意の組み合わせを含むことができる。他の種類又は構成のセンサをループ検知装置700として使用することもできる。   The wire buffer unit of the metal wire delivery system provided herein can include a loop detector 700. The loop sensing device 700 can be positioned to detect at least a portion of the loop of slack wire in the housing. In some configurations, the loop sensing device 700 detects the lower portion of the loop of slack wire. The loop sensing device 700 can include one or more sensors. The loop sensing device 700 can include a sensor 730 that communicates with the control system that, when activated, sends a signal to the control system to deliver less metal wire 180 into the housing. . The loop sensing device 700 can include a sensor 720 that communicates with the control system, which when activated, sends a signal to the control system to deliver more metal wire 180 into the housing. To do. The loop sensing device 700 can include a sensor 740 that communicates with the control system, which when activated, sends a signal to the control system to stop feeding the metal wire 180 into the housing. To do. The loop sensing device 700 can include a sensor 710 that communicates with the control system, and when activated, the sensor 710 sends a signal to the control system to stop operation of the wire delivery system. The loop detection device 700 can include any combination of sensors 710, 720, 730, and 740. Other types or configurations of sensors may be used as the loop detection device 700.

金属送給システムの弛みワイヤ送出ユニット40は、電動溝付きローラ620と受動(非電動)溝付きローラ605とを備える弛みワイヤ引張装置600と、溝付きローラ620に取り付けられたモータ625とを含むことができる。溝付きローラ605及び620は、摩擦増強面を備えることができる。電動溝付きローラ620及び受動溝付きローラ605は一緒になって、金属ワイヤ180が通過する通路を電動溝付きローラ620と受動溝付きローラ605との間に形成する。電動溝付きローラ620及び受動溝付きローラ605は、弛みワイヤ180の少なくとも一部分に摩擦接触し、且つ電動溝付きローラ620及び受動溝付きローラ605の回転により、弛みワイヤ185が引っ張られて、室退出ガイド1000を通じて弛みワイヤ185が筐体の外へコンタクトチップ組立体の溶接トーチのプラズマアークに向けて送給される。   The slack wire delivery unit 40 of the metal delivery system includes a slack wire tensioning device 600 comprising a motorized grooved roller 620 and a passive (non-electric) grooved roller 605, and a motor 625 attached to the grooved roller 620. be able to. Grooved rollers 605 and 620 can include friction enhancing surfaces. The motorized grooved roller 620 and the passive grooved roller 605 together form a path through which the metal wire 180 passes between the motorized grooved roller 620 and the passive grooved roller 605. The motorized grooved roller 620 and the passive grooved roller 605 are in frictional contact with at least a portion of the slack wire 180, and the rotation of the motorized grooved roller 620 and the passive grooved roller 605 pulls the slack wire 185, leaving the chamber. Through the guide 1000, a slack wire 185 is fed out of the housing toward the plasma arc of the welding torch of the contact tip assembly.

本明細書で提供される金属ワイヤ送給システムにおいて、ローラ220、205、620及び605の溝の摩擦増強面は、表面に凸部を含むことができる。溝の摩擦増強面は、溝と溝を通過するワイヤとの間の摩擦力を増加させることができる。増強された摩擦力は、ワイヤと溝との滑りを減少させることができる。本明細書で提供される金属ワイヤ送給システムにおいて、モータ225及びモータ625は各々別個に、出力制御信号により駆動される直流モータ及びステッピングモータとすることができる。   In the metal wire delivery system provided herein, the friction enhancing surfaces of the grooves of the rollers 220, 205, 620 and 605 can include protrusions on the surface. The friction enhancing surface of the groove can increase the friction force between the groove and the wire passing through the groove. The increased frictional force can reduce the slip between the wire and the groove. In the metal wire delivery system provided herein, the motor 225 and the motor 625 can each be a direct current motor and a stepping motor driven by output control signals.

加圧装置850を含む弛みワイヤ送出ユニット40は、溝付きローラ605によりローラの溝内の弛みワイヤに及ぼされる圧力(直交方向の力)の量を変調するために含めることができる。加圧装置850は、伸長させたときに溝付きローラ605に加わる圧力を増加させ且つ収縮させたときに溝付きローラ605に加わる圧力を減少させる、油圧、空気圧、機械又は電子駆動式のピストンを含むことができる。溝付きローラ220を回転させるために、ワイヤ送給装置200のモータ225をローラ220に接続することができる。溝付きローラ620を回転させるために、弛みワイヤ引張装置600のモータ625をローラ620に接続することができる。ワイヤ送給装置200のモータ225は、弛みワイヤ引張装置600とは独立して動作するように構成することができる。   A slack wire delivery unit 40 including a pressure device 850 can be included to modulate the amount of pressure (orthogonal force) exerted by the grooved roller 605 on the slack wire in the groove of the roller. The pressurizing device 850 is a hydraulic, pneumatic, mechanical or electronically driven piston that increases the pressure applied to the grooved roller 605 when extended and reduces the pressure applied to the grooved roller 605 when contracted. Can be included. A motor 225 of the wire feeder 200 can be connected to the roller 220 to rotate the grooved roller 220. The motor 625 of the slack wire tensioning device 600 can be connected to the roller 620 to rotate the grooved roller 620. The motor 225 of the wire feeder 200 can be configured to operate independently of the slack wire tensioner 600.

金属ワイヤを溶接トーチのプラズマアークに提供する方法であって、弛みワイヤのループを形成するように十分な量の金属ワイヤをワイヤ供給源から前進させるステップと、ある量の弛みワイヤを弛みワイヤのループから溶接トーチへ前進させるステップと、溶接トーチへ前進させたある量の弛みワイヤを補って弛みワイヤのループを維持するためにワイヤ供給源から追加の金属ワイヤを供給するステップとを含む方法も提供される。ワイヤ供給源から前進させる弛みワイヤの量は、典型的には、溶接トーチへの弛みワイヤの連続送出を可能するために弛みワイヤのループを維持するのに十分である。ワイヤ供給源は、金属ワイヤが巻き付けられる位置調節可能なスプールとすることができ、且つ方法は、弛みワイヤのループを形成するように前進させるべき金属ワイヤを提供するために金属ワイヤをスプールから繰り出すことを更に含むことができる。方法は、ワイヤ供給スプールから繰り出されるワイヤを所望の位置に維持するためにスプールをx方向、y方向若しくはz方向の一つの方向又はこれらの組み合わせの方向に再配置することをステップとして含むことができる。   A method of providing a metal wire to a plasma arc of a welding torch, the step of advancing a sufficient amount of metal wire from a wire source to form a slack wire loop; A method comprising advancing from the loop to the welding torch and supplying additional metal wire from a wire source to supplement the amount of slack wire advanced to the welding torch to maintain the slack wire loop. Provided. The amount of slack wire advanced from the wire source is typically sufficient to maintain a slack wire loop to allow continuous delivery of the slack wire to the welding torch. The wire source can be an adjustable spool around which the metal wire is wound and the method unwinds the metal wire from the spool to provide the metal wire to be advanced to form a loop of slack wire. Can be further included. The method may include repositioning the spool in one of the x, y, or z directions, or a combination thereof, to maintain the wire fed from the wire supply spool in the desired position. it can.

方法は、金属ワイヤに摩擦接触するローラを回転させて金属ワイヤを筐体内に送給することをステップとして含むことができる。ローラの回転は、ローラに取り付けられたモータを作動させることにより達成することができ、ここで、ローラは、モータのシャフトに取り付けるか、又はモータに取り付けられたシャフトに取り付けることができる。モータは、ステッピングモータ、直流(DC)モータ、ブラシレスDCモータ、ユニバーサルモータ、リラクタンスモータ、ヒステリシスモータ、誘導モータ、同期モータ、分巻モータ、直巻モータ、複合モータ、又はこれらの任意の組み合わせとすることができる。ワイヤ緊張ユニットとワイヤ引張ユニットとの間の緩衝部としての機能を果たすことができる、弛みワイヤのループによって、供給源からの金属ワイヤの前進は、弛みワイヤのループから溶接トーチのプラズマアークへのある量の弛みワイヤの前進の影響を受けないものとすることができる。方法はまた、弛みワイヤに摩擦接触するローラを回転させて弛みワイヤを溶接トーチへ送出することを含むことができる。ローラの回転は、ローラに取り付けられたモータを作動させることにより達成することができ、且つモータは、ステッピングモータか、又は出力制御信号により駆動される直流モータである。   The method can include rotating the roller in frictional contact with the metal wire to feed the metal wire into the housing. Rotation of the roller can be achieved by operating a motor attached to the roller, where the roller can be attached to the shaft of the motor or attached to the shaft attached to the motor. The motor is a stepping motor, a direct current (DC) motor, a brushless DC motor, a universal motor, a reluctance motor, a hysteresis motor, an induction motor, a synchronous motor, a split motor, a series motor, a composite motor, or any combination thereof. be able to. The slack wire loop, which can serve as a buffer between the wire tensioning unit and the wire tensioning unit, allows the advancement of the metal wire from the source to the plasma arc of the welding torch from the slack wire loop. It may be unaffected by the advancement of a certain amount of slack wire. The method can also include rotating a roller in frictional contact with the slack wire to deliver the slack wire to the welding torch. The rotation of the roller can be achieved by operating a motor attached to the roller, and the motor is a stepping motor or a direct current motor driven by an output control signal.

本明細書では、ワイヤ供給ユニットのワイヤ供給スプールからの金属ワイヤ180を受け入れる筐体を含むことができる金属ワイヤ送給システムが提供され、筐体は、金属ワイヤ180が筐体内に入る開口120を含む進入ワイヤ位置検出器110を備える。ワイヤ送給装置200を備えるワイヤ緊張ユニットは、ワイヤ供給スプールからワイヤを受け取り、ワイヤ送給装置は、電動溝付きローラ220と、受動溝付きローラ205と、溝付きローラ220に取り付けられたモータ225とを備え、ワイヤは、電動溝付きローラ220及び受動溝付きローラ205各々の溝の少なくとも一部分と摩擦結合する。システムはまた、金属ワイヤ180から弛みワイヤ185のループを形成する3つ以上のワイヤガイドの組み合わせを含むワイヤ緩衝ユニットを含む。システムはまた、電動溝付きローラ620と、受動溝付きローラ605と、溝付きローラ620に取り付けられたモータ625とを備える弛みワイヤ引張装置600を含む弛みワイヤ送出ユニットを含み、弛みワイヤ185は、電動溝付きローラ620及び受動溝付きローラ605各々の溝の少なくとも一部分と摩擦結合し、弛みワイヤ引張装置600は、弛み金属ワイヤ185を弛みワイヤ185のループから筐体退出ガイド1000を通じて筐体の外へトーチ溶接装置のプラズマアークに向けて前進させる。   There is provided herein a metal wire delivery system that can include a housing that receives a metal wire 180 from a wire supply spool of a wire supply unit, the housing having an opening 120 through which the metal wire 180 enters the housing. An ingress wire position detector 110 is provided. A wire tensioning unit comprising a wire feeder 200 receives a wire from a wire feed spool, and the wire feeder is a motorized grooved roller 220, a passive grooved roller 205, and a motor 225 attached to the grooved roller 220. And the wire is frictionally coupled to at least a portion of the grooves of each of the motorized grooved roller 220 and the passive grooved roller 205. The system also includes a wire buffer unit that includes a combination of three or more wire guides that form a loop of slack wire 185 from metal wire 180. The system also includes a slack wire delivery unit that includes a slack wire tensioning device 600 comprising a motorized grooved roller 620, a passive grooved roller 605, and a motor 625 attached to the grooved roller 620, where the slack wire 185 is Frictionally coupled to at least a portion of each groove of the motorized grooved roller 620 and the passive grooved roller 605, the slack wire tensioning device 600 removes the slack metal wire 185 from the loop of the slack wire 185 through the housing exit guide 1000 and out of the housing. Advance toward the plasma arc of the torch welding machine.

本明細書で提供される金属ワイヤ送給システムのワイヤ緩衝ユニットにおいて、弛みワイヤのループを形成するワイヤガイドの組み合わせは、第1の溝と第2の溝とを有する二重溝付きローラ305であって、筐体の背板900に枢動可能に接続されたアーム310に取り付けられるローラと、第1の溝と第2の溝とを有する二重溝付きローラ320であって、ローラ305の第1の溝とローラ320の第1の溝とがチャネルを形成して電動ローラ220からの金属ワイヤ180を受け取り、且つローラ305の第1の溝が、背板900に接続された支持体330に接続されたアーム310上のばねにより付勢されて金属ワイヤ180と係合する、二重溝付きローラ320とを含む第1のワイヤガイド300を含むことができる。弛みワイヤのループを形成するワイヤガイドの組み合わせは、ローラ305の第1の溝とローラ320の第1の溝とにより形成されたチャネルを金属ワイヤ180が横切った後に金属ワイヤ180を受け取る、ワイヤガイド300の右下方に位置決めされた第2のワイヤガイド400であって、筐体の背板900に枢動可能に接続されたアーム410に取り付けられた溝付きローラ405を含む、ガイド400と、溝付きローラ420であって、ローラ405の溝とローラ420の溝とがチャネルを形成してワイヤガイド300からの金属ワイヤ180を受け取り、且つローラ405の溝が、背板900に接続された支持体430に接続されたアーム410上のばねにより付勢されて金属ワイヤ180と係合する、溝付きローラ420とを含むことができる。この組み合わせは、ワイヤガイド300の左下方に且つワイヤガイド400に平行に位置決めされた第3のワイヤガイド500であって、ローラ405の溝とローラ420の溝とにより形成されたチャネルを金属ワイヤ180が横切った後に金属ワイヤ180を受け取るとともに、筐体の背板900に枢動可能に接続されたアーム510に取り付けられる溝付きローラ505を含む、ワイヤガイド500と、溝付きローラ520であって、ローラ505の溝とローラ520の溝とがチャネルを形成してワイヤガイド400からの金属ワイヤ180を受け取り、且つローラ505の溝が、背板900に接続された支持体530に接続されたアーム510上のばねにより付勢されて金属ワイヤ180と係合する、溝付きローラ520とを含むことができ、金属ワイヤ180は、ワイヤガイド400とワイヤガイド500との間に弛みワイヤ185のループを形成し、ローラ505と520との間に形成されたチャネルを横切り、且つローラ305の第2の溝とローラ320の第2の溝との間に形成されたチャネルを通って前進する。   In the wire buffer unit of the metal wire delivery system provided herein, the wire guide combination forming the slack wire loop is a double grooved roller 305 having a first groove and a second groove. A double grooved roller 320 having a roller attached to an arm 310 pivotally connected to a back plate 900 of the housing, and a first groove and a second groove, The first groove of the roller 320 and the first groove of the roller 320 form a channel to receive the metal wire 180 from the electric roller 220, and the first groove of the roller 305 is connected to the back plate 900. A first wire guide 300 including a double grooved roller 320 that is biased by a spring on an arm 310 connected to the metal wire 180 to engage. The combination of wire guides forming a loop of slack wire receives the metal wire 180 after the metal wire 180 has traversed the channel formed by the first groove of the roller 305 and the first groove of the roller 320. A second wire guide 400 positioned to the lower right of 300, comprising a grooved roller 405 attached to an arm 410 pivotally connected to the back plate 900 of the housing; A roller 420 with a roller 405 groove and a roller 420 groove forming a channel to receive the metal wire 180 from the wire guide 300, and the roller 405 groove connected to the back plate 900. A grooved roller 420 that is biased by a spring on an arm 410 connected to 430 to engage the metal wire 180. It is possible. This combination is a third wire guide 500 positioned at the lower left of the wire guide 300 and parallel to the wire guide 400, and the channel formed by the groove of the roller 405 and the groove of the roller 420 is connected to the metal wire 180. A wire guide 500 and a grooved roller 520 that includes a grooved roller 505 that receives a metal wire 180 after it has traversed and is attached to an arm 510 that is pivotally connected to a backplate 900 of the housing; The groove of the roller 505 and the groove of the roller 520 form a channel to receive the metal wire 180 from the wire guide 400, and the groove of the roller 505 is connected to the support 510 that is connected to the back plate 900. Including a grooved roller 520 biased by the upper spring to engage the metal wire 180. The metal wire 180 can form a loop of the slack wire 185 between the wire guide 400 and the wire guide 500, traverse the channel formed between the rollers 505 and 520, and the second groove of the roller 305. And advance through a channel formed between the second groove of the roller 320.

本明細書で提供される金属ワイヤ送給システムにおいて、電動ローラ220及び受動ローラ205の溝は、別個に又は組み合わせて、溝と金属ワイヤ180との間の摩擦を増加させるための凸部を含むことができ、且つ電動ローラ620及び受動ローラ605の溝は、別個に又は組み合わせて、溝と金属ワイヤ180との間の摩擦を増加させるための凸部を含むことができる。摩擦増加技術によりワイヤ表面が損傷を受けない限り、溝の表面と金属ワイヤとの間の摩擦力を増加させるローラの溝の表面の任意の改質を用いることができる。モータ225及びモータ625は各々別個に、分巻モータ、直巻モータ、複合モータ、誘導モータ、同期モータ、ステッピングモータ、DCモータ、ブラシレスDCモータ、ユニバーサルモータ、リラクタンスモータ、及びヒステリシスモータから選択することができる。   In the metal wire delivery system provided herein, the grooves of the electric roller 220 and the passive roller 205 include protrusions for increasing the friction between the groove and the metal wire 180, either separately or in combination. The grooves of the electric roller 620 and the passive roller 605 can include protrusions to increase the friction between the groove and the metal wire 180, either separately or in combination. Any modification of the roller groove surface that increases the frictional force between the groove surface and the metal wire can be used as long as the wire surface is not damaged by the friction increasing technique. The motor 225 and the motor 625 are separately selected from a split motor, a series motor, a composite motor, an induction motor, a synchronous motor, a stepping motor, a DC motor, a brushless DC motor, a universal motor, a reluctance motor, and a hysteresis motor. Can do.

金属ワイヤ送給システムは、開口120内のワイヤ180の位置を検出するセンサ122を含むことができる進入ワイヤ位置検出器110を含むことができる。センサ122は、開口120内の金属ワイヤ180の所望の位置を維持するためにワイヤ供給スプールをX方向、Y方向若しくはZ方向のいずれか一つの方向又はこれらの組み合わせの方向に再配置してスプールの位置及び向きを制御できる制御システムと通信することができる。   The metal wire delivery system can include an entry wire position detector 110 that can include a sensor 122 that detects the position of the wire 180 within the opening 120. The sensor 122 repositions the wire supply spool in any one of the X, Y, or Z directions, or a combination thereof, to maintain the desired position of the metal wire 180 within the opening 120. It is possible to communicate with a control system that can control the position and orientation of the.

本明細書で提供される金属ワイヤ送給システムにおいて、金属ワイヤ180は、ワイヤ供給スプールに巻き付けられ、且つワイヤ送給装置200の作用により筐体内へ前進させることができる。金属ワイヤ180は、アルミニウム、鉄、コバルト、銅、ニッケル、炭素、チタン、タンタル、タングステン、ニオブ、金、銀、パラジウム、白金、ジルコニウム、又はこれらの合金若しくは組み合わせを含有することができる。金属ワイヤ180は、チタンか、又はAl、V、Sn、Zr、Mo、Nb、Cr、W、Si、及びMnの1つ若しくは組み合わせとの組み合わせでTiを含有するチタン合金を含有することができる。金属ワイヤ180は、Ti−6Al−4V、Ti−6Al−6V−2Sn、Ti−6Al−2Sn−4Zr−6Mo、Ti−45Al−2Nb−2Cr、Ti−47Al−2Nb−2Cr、Ti−47Al−2W−0.5Si、Ti−47Al−2Nb−lMn−0.5W−0.5Mo−0.2Si、及びTi−48Al−2Nb−0.7Cr−0.3Siからなる群から選択されたチタン合金を含有することができる。金属ワイヤ180は、略円形断面を有することができる。金属ワイヤ180は、約0.5mm〜約5mmの範囲の直径を有することができる。   In the metal wire delivery system provided herein, the metal wire 180 is wound around a wire supply spool and can be advanced into the housing by the action of the wire feeder 200. The metal wire 180 can contain aluminum, iron, cobalt, copper, nickel, carbon, titanium, tantalum, tungsten, niobium, gold, silver, palladium, platinum, zirconium, or alloys or combinations thereof. The metal wire 180 can contain titanium or a titanium alloy containing Ti in combination with one or a combination of Al, V, Sn, Zr, Mo, Nb, Cr, W, Si, and Mn. . The metal wire 180 is Ti-6Al-4V, Ti-6Al-6V-2Sn, Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-45Al-2Nb-2Cr, Ti-47Al-2Nb-2Cr, Ti-47Al-2W. Contains a titanium alloy selected from the group consisting of -0.5Si, Ti-47Al-2Nb-lMn-0.5W-0.5Mo-0.2Si, and Ti-48Al-2Nb-0.7Cr-0.3Si can do. The metal wire 180 can have a substantially circular cross section. The metal wire 180 can have a diameter in the range of about 0.5 mm to about 5 mm.

本明細書で提供される金属ワイヤ送給システムは、溝付きローラ205により金属ワイヤ180に及ぼされる圧力量を変調するための加圧装置800を含むことができる。加圧装置800は、伸長させたときに溝付きローラ205に加わる圧力を増加させ且つ収縮させたときに溝付きローラ205に加わる圧力を減少させる、油圧、空気圧、機械又は電子駆動式のピストンを含むことができる。   The metal wire delivery system provided herein can include a pressure device 800 for modulating the amount of pressure exerted on the metal wire 180 by the grooved roller 205. The pressure device 800 includes a hydraulic, pneumatic, mechanical or electronically driven piston that increases the pressure applied to the grooved roller 205 when extended and reduces the pressure applied to the grooved roller 205 when contracted. Can be included.

本明細書で提供される金属ワイヤ送給システムは、溝付きローラ605により金属ワイヤ180に及ぼされる圧力量を変調するための加圧装置850を含むことができる。加圧装置850は、伸長させたときに溝付きローラ605に加わる圧力を増加させ且つ収縮させたときに溝付きローラ605に加わる圧力を減少させる、油圧、空気圧、機械又は電子駆動式のピストンを含むことができる。   The metal wire delivery system provided herein can include a pressure device 850 for modulating the amount of pressure exerted on the metal wire 180 by the grooved roller 605. The pressurizing device 850 is a hydraulic, pneumatic, mechanical or electronically driven piston that increases the pressure applied to the grooved roller 605 when extended and reduces the pressure applied to the grooved roller 605 when contracted. Can be included.

金属ワイヤ180を前進させる目的で、溝付きローラ220が金属ワイヤ180に摩擦接触している間にローラ220を回転させるために、ワイヤ送給装置200のモータ225をローラ220に接続にすることができる。溝付きローラ620の回転の結果として弛み金属ワイヤ185を引っ張る目的で、弛みワイヤ185に摩擦接触している間にローラ620を回転させるために、弛みワイヤ引張装置600のモータ625を溝付きローラ620に接続することができる。ワイヤ送給装置200のモータ225は、弛みワイヤ引張装置600とは独立して動作することができる。   For the purpose of advancing the metal wire 180, the motor 225 of the wire feeder 200 may be connected to the roller 220 to rotate the roller 220 while the grooved roller 220 is in frictional contact with the metal wire 180. it can. To rotate the roller 620 while in frictional contact with the slack wire 185 for the purpose of pulling the slack metal wire 185 as a result of the rotation of the grooved roller 620, the motor 625 of the slack wire tensioning device 600 is turned on the grooved roller 620. Can be connected to. The motor 225 of the wire feeding device 200 can operate independently of the slack wire pulling device 600.

本明細書で提供される金属ワイヤ送給システムでは、3つ以上のワイヤガイドの組み合わせにより、金属ワイヤ180に永久変形を生じさせない仕方で金属ワイヤ180が湾曲して金属ワイヤ180から弛みワイヤ185のループを形成することが許容される。   In the metal wire delivery system provided herein, the combination of three or more wire guides causes the metal wire 180 to bend in a manner that does not cause permanent deformation of the metal wire 180 and the loose wire 185 to It is allowed to form a loop.

金属ワイヤを溶接トーチのプラズマアークに提供する方法も提供される。この方法は、金属ワイヤを受け入れる筐体を準備するステップと、弛みワイヤのループを形成するように十分な量の金属ワイヤをワイヤ供給源から筐体内に送給するステップと、ある量の弛みワイヤを弛みワイヤのループから溶接トーチのプラズマアークに送給するステップと、溶接トーチのプラズマアークに送給された弛みワイヤを補って弛みワイヤのループを維持するためにワイヤ供給源から追加の金属ワイヤを供給するステップとを含む。ワイヤ供給源から供給されるワイヤの量は、概して、溶接トーチのプラズマアークへの弛みワイヤの連続送出を可能するために弛みワイヤのループを維持するのに十分である。筐体内の弛みワイヤのループは、金属ワイヤを溶接トーチのプラズマアークに連続的に送給して金属ワイヤを溶接トーチのプラズマアーク中の所定の位置に維持できるように適切な位置に維持される。これにより、安定した信頼性の高いワイヤ送給速度が確保され、堆積プロセスにおける安定した大量投入速度が提供される。金属ワイヤ供給の不安定性は、不安定な堆積の原因になる可能性があり、また、ワイヤのバーンバック及び生産の停止をもたらす可能性がある。弛みワイヤのループは、ワイヤ供給源から筐体内への金属ワイヤの送給が、溶接トーチのプラズマアークに送給するための弛みワイヤのループからのある量の弛みワイヤの引張の影響を受けないことを可能にする。弛みワイヤのループは、金属ワイヤを供給源から筐体内に送給する緊張ユニットと、弛みワイヤをループから引っ張って弛みワイヤをプラズマアークに送給する弛みワイヤ引張ユニットとの間の緩衝部としての機能を果たす。   A method of providing a metal wire to a plasma arc of a welding torch is also provided. The method includes the steps of providing a housing for receiving a metal wire, delivering a sufficient amount of metal wire from a wire source into the housing to form a loop of slack wire, and a certain amount of slack wire. Feeding the loose wire from the loop of the slack wire to the plasma arc of the welding torch and supplementing the slack wire fed to the plasma arc of the welding torch with an additional metal wire from the wire source to maintain the loop of the slack wire Providing a step. The amount of wire supplied from the wire source is generally sufficient to maintain a loop of slack wire to allow continuous delivery of the slack wire to the plasma arc of the welding torch. The loop of slack wire in the housing is maintained in place so that the metal wire can be continuously fed into the plasma arc of the welding torch to keep the metal wire in place in the plasma arc of the welding torch. . This ensures a stable and reliable wire feed rate and provides a stable mass input rate in the deposition process. The instability of the metal wire supply can cause unstable deposition and can lead to wire burnback and production outages. The slack wire loop is such that the delivery of the metal wire from the wire source into the housing is unaffected by a certain amount of slack wire tension from the slack wire loop to feed the plasma arc of the welding torch. Make it possible. The slack wire loop acts as a buffer between the tensioning unit that feeds the metal wire from the source into the housing and the slack wire tensioning unit that pulls the slack wire from the loop and feeds the slack wire to the plasma arc. Fulfills the function.

方法は、金属ワイヤに摩擦接触するローラを回転させて金属ワイヤを筐体内へ送出することを含むことができる。ローラを回転させることは、ローラに取り付けられたモータを作動させることにより達成することができる。モータは、分巻モータ、直巻モータ、複合モータ、誘導モータ、同期モータ、ステッピングモータ、DCモータ、ブラシレスDCモータ、ユニバーサルモータ、リラクタンスモータ、又はヒステリシスモータとすることができる。いくつかの構成において、モータは、ステッピングモータか、又は出力制御信号により駆動される直流モータである。方法は、追加の金属ワイヤをワイヤ供給源から筐体内へ送出することにより所定量の弛みワイヤを筐体内に維持して弛みワイヤのループを維持することを含むことができる。供給源から筐体内への金属ワイヤの送出は、弛みワイヤのループから溶接トーチのプラズマアークへのある量の弛みワイヤの送給の影響を受けないものとすることができる。   The method can include rotating a roller in frictional contact with the metal wire to deliver the metal wire into the housing. Rotating the roller can be accomplished by operating a motor attached to the roller. The motor can be a split motor, a series motor, a composite motor, an induction motor, a synchronous motor, a stepping motor, a DC motor, a brushless DC motor, a universal motor, a reluctance motor, or a hysteresis motor. In some configurations, the motor is a stepping motor or a direct current motor driven by an output control signal. The method can include maintaining a predetermined amount of slack wire in the housing by delivering additional metal wire from the wire source into the housing to maintain a loop of slack wire. Delivery of the metal wire from the source into the housing may be unaffected by the delivery of an amount of slack wire from the slack wire loop to the plasma arc of the welding torch.

方法は、金属ワイヤに摩擦接触するローラを回転させて弛みワイヤを溶接トーチへ送出することを含むことができる。ローラの回転は、ローラに取り付けられたモータを作動させることにより達成することができる。モータは、ステッピングモータか又は出力制御信号により駆動される直流モータなどの、任意のモータとすることができる。方法は、金属ワイヤを消耗電極として溶接トーチのプラズマアークに提供する。例示の溶接トーチは、プラズマ移行型アーク(PTAトーチ)などの、プラズマアーク溶接トーチ(PAWトーチ)である。PAWトーチは、ガスメタルアーク溶接(GMAW)、特に非反応性ガスを使用してアークを形成する溶接(金属不活性ガス溶接又はMIG溶接)などの、金属ワイヤを加熱して溶融させるために電気アークを生成することが可能な任意の構成を有することができる。金属ワイヤは、消耗電極として使用されて、電気アークを使用して溶接トーチにより生み出されたプラズマアークの内部で溶融され、且つ溶融金属ワイヤは、加工物上の溶融池内に堆積されて、金属体に加えられ、ニアネットシェイプの金属体を形成する。溶接トーチはまた、レーザ装置、電子ビーム銃、又はこれらの組み合わせを含むことができる。   The method can include rotating a roller in frictional contact with the metal wire to deliver the slack wire to the welding torch. The rotation of the roller can be achieved by operating a motor attached to the roller. The motor can be any motor, such as a stepping motor or a DC motor driven by an output control signal. The method provides a metal wire as a consumable electrode to a plasma arc of a welding torch. An exemplary welding torch is a plasma arc welding torch (PAW torch), such as a plasma transfer arc (PTA torch). PAW torches are used to heat and melt metal wires, such as gas metal arc welding (GMAW), particularly welding that uses non-reactive gases to form an arc (metal inert gas welding or MIG welding). It can have any configuration capable of generating an arc. The metal wire is used as a consumable electrode and is melted inside a plasma arc created by a welding torch using an electric arc, and the molten metal wire is deposited in a molten pool on the work piece to form a metal body. To form a near net shape metal body. The welding torch can also include a laser device, an electron beam gun, or a combination thereof.

金属材料の連続した堆積物を互いに母材上に融着させることにより物体が作製される、立体自由形状造形により金属材料の3次元物体を製造するための方法であって、金属材料を堆積させるべき位置において母材を予熱するために第1の加熱装置を使用することと、予熱が実行された場合に溶融ワイヤからの溶融金属材料が母材上及び母材の予熱領域又は溶融領域又は部分溶融領域上に堆積されるように、金属ワイヤを加熱して溶融させるために金属ワイヤを第2の加熱装置に提供することと、溶融金属材料の連続した堆積物が固化して3次元物体を形成するように、第1の加熱装置及び第2の加熱装置の位置に対して母材を所定のパターンで移動させることとを含む、方法も提供される。方法は、第1及び第2の装置として、PTAトーチなどの、PAWトーチを、又は第1の加熱装置としてPAWトーチを及び第2の加熱装置としてPAWトーチを、又は第1の加熱装置としてレーザを及び第2の加熱装置としてレーザ装置を、又は第1の加熱装置としてレーザ装置を及び第2の加熱装置として電子ビーム銃を、又は第1の加熱装置として電子ビーム銃を及び第2の加熱装置としてレーザ装置を、又は第1の加熱装置として第1の電子ビーム銃を及び第2の加熱装置として第2の電子ビーム銃を利用することができる。PAWトーチとしてPTAトーチを含むシステムでは、PTAトーチの電極がカソードになり且つ金属ワイヤがアノードになるように、PTAトーチを直流電源に電気的に接続することができる。方法は、第1の加熱装置として同軸型粉末送給ノズルレーザシステムを、及び第2の加熱装置としてレーザシステムを利用することができる。方法は、第1の加熱装置として第1の電子ビーム装置を、及び第2の加熱装置として第2の電子ビーム装置を利用することができる。   A method for producing a three-dimensional object of metallic material by three-dimensional free-form fabrication, wherein an object is produced by fusing successive deposits of metallic material onto a base material, wherein the metallic material is deposited Using the first heating device to preheat the base metal at the power position, and when preheating is performed, the molten metal material from the molten wire is on the base metal and the preheat zone or melt zone or portion of the base metal Providing the metal wire to a second heating device to heat and melt the metal wire so as to be deposited on the molten region; and a continuous deposit of molten metal material solidifies to form a three-dimensional object. A method is also provided that includes moving the base material in a predetermined pattern relative to the positions of the first heating device and the second heating device to form. The method includes a PAW torch, such as a PTA torch, as the first and second devices, or a PAW torch as the first heating device and a PAW torch as the second heating device, or a laser as the first heating device. And the second heating device as a laser device, the first heating device as a laser device and the second heating device as an electron beam gun, or the first heating device as an electron beam gun and a second heating device. A laser device can be used as the device, or a first electron beam gun can be used as the first heating device, and a second electron beam gun can be used as the second heating device. In a system that includes a PTA torch as a PAW torch, the PTA torch can be electrically connected to a DC power source such that the electrode of the PTA torch becomes the cathode and the metal wire becomes the anode. The method can utilize a coaxial powder delivery nozzle laser system as the first heating device and a laser system as the second heating device. The method can utilize a first electron beam device as the first heating device and a second electron beam device as the second heating device.

本発明の追加の特徴及び利点は、以下の説明に記載されており、且つ部分的にその説明から明らかになるか、又は本発明の実施により知ることができる。本発明の目的及び他の利点は、本明細書及び特許請求の範囲並びに添付の図面において特に指摘された構造により実現され達成されるであろう。   Additional features and advantages of the invention will be set forth in the description which follows, and in part will be apparent from the description, or may be learned by practice of the invention. The objectives and other advantages of the invention will be realized and attained by the structure particularly pointed out in the written description and claims hereof as well as the appended drawings.

前述の一般的な説明と以下の詳細な説明の両方が、例示的且つ説明的なものであるとともに、特許請求される本発明の更なる解説を提供するように意図されていることを理解されたい。   It is understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the claimed invention. I want.

本発明の更なる理解を提供するために含まれるとともに、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する、添付の図面は、本発明の実施形態を図示し、本説明とともに本発明の原理を解説する役割を果たす。   The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, explain the present invention. It plays a role in explaining the principle of the invention.

図1は、本明細書で提供される金属ワイヤ送給システムの構成要素を示す図である。図面には、ワイヤ供給ユニット10、ワイヤ緊張ユニット20、ワイヤ緩衝ユニット30、及び弛みワイヤ送出ユニット40が示されている。これらのユニットは、相互に作用して金属ワイヤをワイヤ供給源からコンタクトチップ組立体の溶接トーチのプラズマアークに移動させる。FIG. 1 is a diagram illustrating components of a metal wire delivery system provided herein. In the drawing, a wire supply unit 10, a wire tension unit 20, a wire buffer unit 30, and a slack wire delivery unit 40 are shown. These units interact to move the metal wires from the wire source to the plasma arc of the contact tip assembly welding torch. 図2は、筐体内の弛みワイヤのループを示す、本明細書で提供される金属ワイヤ送給システムの実施形態の概略正面図である。弛みワイヤのループは、供給スプールからワイヤを送給するワイヤ送給システムと弛みワイヤをプラズマアーク又は溶接トーチに送給する弛みワイヤ引張装置とを隔てるワイヤ緩衝部としての機能を果たす。FIG. 2 is a schematic front view of an embodiment of a metal wire delivery system provided herein showing a loop of slack wire in a housing. The slack wire loop serves as a wire buffer that separates the wire feeding system that feeds the wire from the supply spool and the slack wire tensioning device that feeds the slack wire to the plasma arc or welding torch. 図3は、例示のワイヤ供給ユニットの構成要素を示す概略正面斜視図である。FIG. 3 is a schematic front perspective view showing components of an exemplary wire supply unit. 図4は、第1の受取ホイール130と第2の受取ホイール130とを含むワイヤ受取ユニットと進入ワイヤ位置検出器110とを通じての筐体内への金属ワイヤ180の進入を示す、本明細書で提供される金属ワイヤ送給システムの実施形態の概略拡大図である。FIG. 4 is provided herein that illustrates the entry of the metal wire 180 into the housing through the wire receiving unit including the first receiving wheel 130 and the second receiving wheel 130 and the entry wire position detector 110. It is a general | schematic enlarged view of embodiment of the metal wire feeding system made. 図5は、ワイヤをワイヤ供給源から筐体内に送給する加圧装置800を含む緊張ユニットと、ある量の弛みワイヤを筐体内に形成して維持するワイヤガイドの組み合わせと、ある量の弛みワイヤを引っ張って弛みワイヤを溶接トーチのプラズマアークに送給する加圧装置850を含む弛みワイヤ引張ユニットとを示す、本明細書で提供される金属ワイヤシステムの実施形態の概略拡大図である。FIG. 5 illustrates a combination of a tensioning unit that includes a pressure device 800 that delivers wires from a wire source into a housing, a wire guide that forms and maintains a certain amount of slack wire in the housing, and a certain amount of slack. FIG. 6 is a schematic enlarged view of an embodiment of a metal wire system provided herein showing a slack wire tensioning unit including a pressurization device 850 that pulls the wire and delivers the slack wire to the plasma arc of the welding torch. 図6は、例示のワイヤ送給装置200の概略拡大図である。FIG. 6 is a schematic enlarged view of an exemplary wire feeding device 200. 図7は、弛みワイヤのループを形成する、一連の3つのワイヤガイド300、400及び500を含む例示のワイヤ緩衝ユニット30の概略拡大図である。FIG. 7 is a schematic enlarged view of an exemplary wire buffer unit 30 including a series of three wire guides 300, 400 and 500 that form a loop of slack wire. 図8は、例示の弛みワイヤ引張装置600の概略拡大図である。FIG. 8 is a schematic enlarged view of an exemplary slack wire tensioning device 600.

A.定義
別段の定めのない限り、本明細書で使用される全ての技術的及び科学的用語は、本発明が属する当該技術分野の当業者により一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書中の開示全体を通じて参照される、全ての特許、特許出願、公開出願及び刊行物、ウェブサイト、並びに他の公開資料は、別段の断りのない限り、それらの全体が参照により組み込まれる。本明細書中の用語について複数の定義が存在する場合、本節のものが優先する。URL又は他のそのような識別子若しくはアドレスが参照される場合、そのような識別子は変わる可能性があり、インターネット上の特定の情報は現れたり消えたりする可能性があるが、インターネットを検索することにより同等の情報を見出すことができることが理解される。それらの参照により、そのような情報の利用可能性及び公的な普及が証明される。
A. Definitions Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. All patents, patent applications, published applications and publications, websites, and other published materials referenced throughout the disclosure herein are incorporated by reference in their entirety unless otherwise indicated. . In the event that there are a plurality of definitions for terms herein, those in this section prevail. When referring to URLs or other such identifiers or addresses, such identifiers may change and certain information on the Internet may appear or disappear, but searching the Internet It can be seen that equivalent information can be found. Their reference proves the availability and public dissemination of such information.

ここで使用される場合、単数形「a」、「an」及び「the」は、文脈上別段の明確な指示のない限り、複数の指示対象を含む。   As used herein, the singular forms “a”, “an”, and “the” include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.

本明細書で使用される場合、範囲及び量は、「約」特定の値又は範囲として表すことができる。「約」は正確な量も含む。よって、「約5パーセント」とは「約5パーセント」及び「5パーセント」も意味する。「約」とは、意図される用途又は目的に対する典型的な実験誤差の範囲内を意味する。   As used herein, ranges and amounts can be expressed as “about” a particular value or range. “About” also includes the exact amount. Thus, “about 5 percent” also means “about 5 percent” and “5 percent”. “About” means within typical experimental error for the intended use or purpose.

本明細書で使用される場合、「任意選択の」又は「任意選択的に」とは、続いて説明される事象又は状況が起こるか又は起こらないことと、その説明には事象又は状況が起こる場合及び事象又は状況が起こらない場合が含まれることを意味する。   As used herein, “optional” or “optionally” means that the event or situation described subsequently occurs or does not occur, and that the event or situation occurs in the description Means that cases and events or situations do not occur.

例えば、システム内の任意選択の構成要素は、その構成要素がシステム内に存在してもしなくてもよいことを意味する。   For example, an optional component in the system means that the component may or may not be present in the system.

本明細書で使用される場合、「組み合わせ」とは、2つの項目の間又は3つ以上の項目の中での任意の関係を指す。この関係は、空間的な関係とすることができ、又は共通目的のための2つ以上の項目の使用を指す。   As used herein, “combination” refers to any relationship between two items or among three or more items. This relationship can be a spatial relationship or refers to the use of two or more items for a common purpose.

本明細書で使用される場合、「プラズマアーク溶接トーチ」又は「PAWトーチ」とは、プラズマアーク溶接で使用できる溶接トーチを指す。トーチは、ガスが高温に加熱されプラズマを形成して導電性になり、次いで、プラズマが電気アークを加工物に移行させ、そして、アークの強烈な熱が金属を溶融させ且つ/又は2つの金属片を互いに融着させることができるように設計される。PAWトーチは、アークを絞るためのノズルを含むことができ、それにより、アークの出力密度を増加させる。プラズマガスは、典型的にはアルゴンである。プラズマガスを電極に沿って送給してカソードの近傍でイオン化し加速することができる。アークは、加工物の方に向けることができ、且つ(TIGトーチなどにおける)自由燃焼アークよりも安定している。PAWトーチはまた、典型的には、シールドガスを提供するための外側ノズルを有する。シールドガスは、アルゴン、ヘリウム、又はこれらの組み合わせとすることができ、且つシールドガスは、溶融金属の酸化を最小限に抑えるのを補助する。PAWトーチにおいて、電流は、典型的には最大400Aとすることができ、且つ電圧は、典型的には約25〜35Vとすることができる(但し、最大およそ14kWとすることができる)。本発明は、いかなる特定の選択又は種類のPAWトーチにも拘束されない。PAWトーチとして機能できる任意の既知の又は考えられる装置を使用することができる。例示のPAWトーチは、プラズマ移行型アーク(PTA)トーチである。   As used herein, “plasma arc welding torch” or “PAW torch” refers to a welding torch that can be used in plasma arc welding. The torch is a gas heated to a high temperature to form a plasma that becomes conductive, then the plasma transfers the electric arc to the workpiece, and the intense heat of the arc melts the metal and / or two metals Designed so that the pieces can be fused together. The PAW torch can include a nozzle for constricting the arc, thereby increasing the power density of the arc. The plasma gas is typically argon. Plasma gas can be fed along the electrode and ionized and accelerated near the cathode. The arc can be directed toward the workpiece and is more stable than a free-burning arc (such as in a TIG torch). PAW torches also typically have an outer nozzle to provide shielding gas. The shielding gas can be argon, helium, or a combination thereof, and the shielding gas helps minimize the oxidation of the molten metal. In a PAW torch, the current can typically be up to 400A and the voltage can typically be about 25-35V (however it can be up to about 14 kW). The present invention is not bound by any particular choice or type of PAW torch. Any known or conceivable device that can function as a PAW torch can be used. An exemplary PAW torch is a plasma transfer arc (PTA) torch.

本明細書で交換可能に使用される「プラズマ移行型アークトーチ」又は「PTAトーチ」という用語は、電気アーク放電によりプラズマへの不活性ガス流を加熱して励起し、その後、オリフィス(ノズルなど)を通して電気アークを含むプラズマガスの流れを移送し、オリフィスから延びてアークの強烈な熱を標的領域に伝達する抑制されたプルームを形成することができる、任意の装置を指す。PTAトーチの電極がカソードになり且つ標的領域がアノードになるように、電極及び標的領域を直流電源に電気的に接続することができる。これにより、電気アークを含むプラズマプルームが、PTAトーチから供給される熱流束の面積の広がり及び大きさの優れた制御により、標的領域の小さな表面積へ非常に集中した熱流を送出することが確実になる。プラズマ移行型アークには、ゆらぎがほとんどなく、カソードとアノードとの間の長さのずれに対して良好な耐性で、安定し且つ一貫したアークを提供するという利点がある。したがって、PTAトーチは、母材に溶融池を形成することと金属ワイヤ供給材を加熱して溶融させることの両方に好適である。PTAトーチは、有利には、タングステンで作製された電極と、銅で作製されたノズルとを有し得る。しかしながら、本発明は、いかなる特定の選択又は種類のPTAトーチにも拘束されない。金属電極ワイヤを溶融させる安定した熱源を提供するPAWトーチとして機能できる任意の既知の又は考えられる装置を使用することができる。   As used herein interchangeably, the term “plasma transfer arc torch” or “PTA torch” refers to heating and exciting an inert gas flow to a plasma by an electric arc discharge, followed by an orifice (such as a nozzle). ) Refers to any device capable of transferring a flow of plasma gas, including an electric arc, through an orifice to form a constrained plume that transfers intense heat of the arc to a target area. The electrode and target area can be electrically connected to a DC power source such that the electrode of the PTA torch is the cathode and the target area is the anode. This ensures that the plasma plume containing the electric arc delivers a very concentrated heat flow to a small surface area of the target area with excellent control over the area and size of the heat flux supplied from the PTA torch. Become. Plasma transfer arcs have the advantage of providing a stable and consistent arc with little fluctuation and good resistance to length shifts between the cathode and anode. Therefore, the PTA torch is suitable for both forming a molten pool in the base material and heating and melting the metal wire supply material. The PTA torch may advantageously have an electrode made of tungsten and a nozzle made of copper. However, the present invention is not bound by any particular choice or type of PTA torch. Any known or conceivable device that can function as a PAW torch that provides a stable heat source for melting metal electrode wires can be used.

本明細書で使用される「出力密度」という用語は、例えば、プラズマアーク、レーザビーム、又は電子ビームから、単位面積に分配される出力量を指す。   As used herein, the term “power density” refers to the amount of power distributed over a unit area, eg, from a plasma arc, laser beam, or electron beam.

本明細書で使用される「金属材料」という用語は、3次元物体を形成するようにワイヤに成形され且つ立体自由形状造形プロセスで用いられ得る任意の既知の若しくは考えられる金属又は金属合金を指す。好適な材料の例としては、限定されるものではないが、チタン及びチタン合金、すなわちTi−6Al−4V合金などが挙げられる。   As used herein, the term “metal material” refers to any known or conceivable metal or metal alloy that can be formed into a wire and used in a three-dimensional freeform fabrication process to form a three-dimensional object. . Examples of suitable materials include, but are not limited to, titanium and titanium alloys, i.e., Ti-6Al-4V alloys.

本明細書で使用される「同様の金属材料」という用語は、金属材料が基準となる金属材料と同じ金属又は金属合金からなることを意味する。   As used herein, the term “similar metal material” means that the metal material consists of the same metal or metal alloy as the reference metal material.

本明細書で使用される「保持基材」という用語は、加工物を形成するようにSFFF又は立体自由形状造形の技術を使用して、保持基材の材料と同じか又は異なる、追加の材料が堆積される、ターゲット基材を指す。例示の実施形態において、保持基材は平坦なシートである。代替的な実施形態において、保持基材は鍛造部品であってもよい。代替的な実施形態において、保持基材は、追加の材料を堆積させるべき物体であってもよい。例示の実施形態において、保持基材は、加工物の一部になることができる。保持基材の材料は、金属又は金属合金とすることができる。例示の実施形態において、保持基材は、ワイヤ供給材料と同じ金属で作製される。   As used herein, the term “holding substrate” refers to an additional material that is the same as or different from the material of the holding substrate, using SFFF or solid freeform shaping techniques to form a workpiece. Refers to the target substrate on which is deposited. In the illustrated embodiment, the holding substrate is a flat sheet. In an alternative embodiment, the holding substrate may be a forged part. In an alternative embodiment, the holding substrate may be an object on which additional material is to be deposited. In an exemplary embodiment, the holding substrate can be part of the workpiece. The material of the holding substrate can be a metal or a metal alloy. In the illustrated embodiment, the holding substrate is made of the same metal as the wire feed material.

種々の要素、構成要素、領域、層、及び/又はセクションを説明するために本明細書では第1の、第2の、第3のなどの用語が使用され得るが、本明細書で使用される場合には、これらの要素、構成要素、領域、層、及び/又はセクションがこれらの用語により限定されるべきではない。これらの用語は、1つの要素、構成要素、領域、層、又はセクションを別の領域、層、又はセクションと区別するためにのみ使用され得る。「第1の」、「第2の」などの用語及び他の数字用語は、本明細書で使用される場合、文脈上別段の明確な指示のない限り、配列又は順序を暗示するものではない。したがって、以下に述べる第1の要素、構成要素、領域、層、又はセクションを、例示の実施形態の教示から逸脱することなく、第2の要素、構成要素、領域、層、又はセクションと呼ぶことができる。   The terms first, second, third, etc. may be used herein to describe various elements, components, regions, layers, and / or sections, but are used herein. These elements, components, regions, layers, and / or sections should not be limited by these terms. These terms may only be used to distinguish one element, component, region, layer or section from another region, layer or section. Terms such as “first”, “second” and other numerical terms, as used herein, do not imply sequence or order, unless the context clearly indicates otherwise. . Accordingly, a first element, component, region, layer, or section described below is referred to as a second element, component, region, layer, or section without departing from the teachings of the exemplary embodiments. Can do.

本明細書で使用される「母材」という用語は、3次元物体を形成するために溶融金属材料を受けるためのターゲット材料を指す。母材は、金属材料の第1の層を堆積させるときの保持基材となる。金属材料の1つ又は複数の層が保持基材上に堆積されたときに、母材は、金属材料の新たな層を堆積させるべき堆積した金属材料の上部層となる。   As used herein, the term “matrix” refers to a target material for receiving a molten metal material to form a three-dimensional object. The base material serves as a holding substrate when depositing the first layer of metal material. When one or more layers of metallic material are deposited on the holding substrate, the matrix becomes the top layer of deposited metallic material on which a new layer of metallic material is to be deposited.

本明細書で使用される場合、「弛みワイヤ」とは、ピンと張った状態に保持されていないか又は張力を受けた状態で保持されていないワイヤの部分を指す。   As used herein, a “slack wire” refers to a portion of a wire that is not held taut or held under tension.

本明細書で使用される場合、「直接金属堆積」とは、加工物がコンピュータ支援設計モデルから生産される、積層製造プロセス又は3D印刷技術を指す。   As used herein, “direct metal deposition” refers to a layered manufacturing process or 3D printing technique in which a workpiece is produced from a computer-aided design model.

本明細書で使用される場合、「摩擦増強面」とは、同じ材料の未処理の平滑面よりも大きな摩擦を発揮するように改質された表面を指す。摩擦が増強された表面への改質は、表面を粗面化すること、又は表面に凸部を含むこと、又はざらついた表面を提供することを含むことができる。改質表面は、改質表面と改質表面の接触する表面との滑りを最小限に抑えるために、改質表面と、改質表面に接触する金属ワイヤなどの、別の表面との摩擦接触を(非改質表面と比較して)増強することができる。   As used herein, a “friction enhancing surface” refers to a surface that has been modified to exert greater friction than an untreated smooth surface of the same material. Modification to a friction enhanced surface can include roughening the surface, including protrusions on the surface, or providing a roughened surface. The modified surface is in frictional contact between the modified surface and another surface, such as a metal wire that contacts the modified surface, to minimize slippage between the modified surface and the surface in contact with the modified surface. Can be enhanced (compared to an unmodified surface).

本明細書で使用される場合、「加工物」という用語は、立体自由形状造形法を使用して生産される金属体を指す。   As used herein, the term “workpiece” refers to a metal body that is produced using a three-dimensional freeform shaping method.

本明細書で交換可能に使用される「コンピュータ支援設計モデル」又は「CADモデル」という用語は、本発明の第2の態様による装置の制御システムにおいて用いられ得る、形成すべき物体の任意の既知の又は考えられる仮想3次元表現であって、保持基材の位置及び移動を調整するように、且つ、物理的物体が、物体の仮想3次元モデルに従った物理的物体の構築を結果としてもたらすパターンで金属材料の連続した堆積物を保持基材上に融着させることにより構築されるように、ワイヤ送給器の組み込まれた溶接トーチを動作させるように用いることができる仮想3次元表現を指す。これは、例えば、まず仮想3次元モデルを1組の仮想平行水平層に分割し、次いで、平行層の各々を1組の仮想準1次元部片に分割することにより、3次元物体の仮想ベクトル化積層モデルを形成することにより得られ得る。そして、物理的物体は、物体の仮想ベクトル化積層モデルの第1の層に従うパターンで、金属材料供給材の一連の準1次元部片を支持基材上に堆積させ融着させるように、制御システムを関与させることにより形成され得る。その後、物体の仮想ベクトル化積層モデルの第2の層に従うパターンで、先に堆積した層の上に溶接可能な材料の一連の準1次元部片を堆積させ融着させることにより、物体の第2の層に対するシーケンスを繰り返す。物体全体が形成されるまで、物体の仮想ベクトル化積層モデルの各連続した層に対して、層毎に堆積及び融着プロセスの繰り返しに基づいて堆積が続く。しかしながら、本発明は、本発明による装置の制御システムを実行するいかなる特定のCADモデル及び/又はコンピュータソフトウェアにも拘束されず、且つ本発明は、いかなる特定の種類の制御システムにも拘束されない。制御システムが、表面を予熱し且つ/又は溶融池を形成するための1つの第1のPAWトーチと、金属材料の送給ワイヤを溶融池内に溶融させるための第2のPAWトーチとを別個に動作させるように調節される限り、立体自由形状造形により金属3次元物体を構築できる任意の既知の又は考えられる制御システム(CADモデル、コンピュータソフトウェア、コンピュータハードウェア、及びアクチュエータなど)が用いられてもよい。   The terms “computer-aided design model” or “CAD model” used interchangeably herein are any known object to be formed that can be used in the control system of an apparatus according to the second aspect of the invention. A virtual three-dimensional representation of or possible to adjust the position and movement of the holding substrate, and the physical object results in the construction of a physical object according to a virtual three-dimensional model of the object A virtual three-dimensional representation that can be used to operate a wire feeder's built-in welding torch as constructed by fusing a continuous deposit of metal material onto a holding substrate in a pattern. Point to. For example, a virtual vector of a three-dimensional object can be obtained by first dividing a virtual three-dimensional model into a set of virtual parallel horizontal layers and then dividing each of the parallel layers into a set of virtual quasi-one-dimensional pieces. It can be obtained by forming a structured layer model. The physical object is then controlled to deposit and fuse a series of quasi-one-dimensional pieces of metal material supply on the support substrate in a pattern that follows the first layer of the virtual vectorized stack model of the object. It can be formed by involving the system. Thereafter, by depositing and fusing a series of quasi-one-dimensional pieces of weldable material on the previously deposited layer in a pattern according to the second layer of the virtual vectorized stacking model of the object, Repeat the sequence for the two layers. For each successive layer of the object's virtual vectorized stack model, deposition continues on a layer-by-layer basis by repeating the deposition and fusing process until the entire object is formed. However, the present invention is not bound by any particular CAD model and / or computer software that implements the control system of the apparatus according to the present invention, and the present invention is not bound by any particular type of control system. The control system separates a first PAW torch for preheating the surface and / or forming a molten pool and a second PAW torch for melting the metal material feed wire into the molten pool. Any known or conceivable control system (such as CAD models, computer software, computer hardware, and actuators) that can construct a metal three-dimensional object by three-dimensional freeform shaping is used as long as it is adjusted to operate. Good.

B.金属ワイヤ送給システム
金属ワイヤをコンタクトチップ組立体の溶接トーチのプラズマアークに連続的に送給できるように、筐体内の弛みワイヤの量を適切な位置に維持する金属ワイヤ送給システムを緩衝部として使用して成形加工物(直接金属堆積法(例えば、付加製造法)を使用して製造される)への溶融金属の堆積速度を増加させることができることが分かっている。代表的な金属ワイヤ送給システムの図が図1に示されている。このシステムは、ワイヤ供給ユニット10と、ワイヤ緊張ユニット20と、ワイヤ緩衝ユニット30と、弛みワイヤ送出ユニット40とを含む。ユニットは互いに分離されるものとして模式的に示されているが、ユニットの2つ以上又は全てを、室又はハウジングなどの、単一の構造体内に収容することができる。
B. Metal wire feeding system Buffering metal wire feeding system that maintains the amount of slack wire in the housing in place so that the metal wire can be continuously fed to the plasma arc of the welding torch of the contact tip assembly It has been found that it can be used as an additive to increase the deposition rate of molten metal on a shaped workpiece (manufactured using a direct metal deposition process (eg, additive manufacturing process)). A diagram of a typical metal wire delivery system is shown in FIG. The system includes a wire supply unit 10, a wire tension unit 20, a wire buffer unit 30, and a slack wire delivery unit 40. Although the units are schematically shown as being separated from each other, two or more or all of the units can be housed in a single structure, such as a chamber or housing.

本発明及びその範囲のより完全な理解は、以下に簡潔にまとめられている、添付の図面から、本発明の現時点で好ましい実施形態の以下の詳細な説明から、及び添付の特許請求の範囲から得ることができる。ワイヤ供給ユニットの描かれていない、例示の金属ワイヤ送給システムの一部分の概略図が図2に示されている。   A more complete understanding of the present invention and its scope can be obtained from the accompanying drawings, the following detailed description of the presently preferred embodiments of the invention, and the appended claims, which are briefly summarized below. Can be obtained. A schematic view of a portion of an exemplary metal wire delivery system, not depicted of a wire supply unit, is shown in FIG.

例示のワイヤ供給ユニット10の構成要素が図3に示されている。ワイヤ供給ユニット10は、金属ワイヤ180がワイヤ緊張ユニット20に提供されることを可能にする構成要素を含む。図3に示すように、金属ワイヤ180は、金属ワイヤ供給スプール50からワイヤ送給システムに提供することができる。第1の側方支持体70と第2の側方支持体71とに移動可能に接続される横断支持要素65に移動可能に接続される垂直支持要素60上の支点55を中心に回転するようにワイヤ供給スプール50を装着することができる。支点55は、支点55及びワイヤ供給スプール50がY軸線に対して上下方向に(地面に対して上下に)移動することを可能にし、供給スプール50を床に対して上昇又は下降させることを可能にするように、垂直支持要素60に移動可能に接続される。このことは、供給スプール50から到来する金属ワイヤ180が、ワイヤ緊張ユニットと、ワイヤ緩衝ユニットと、弛みワイヤ送出ユニットとを収容する筐体内への進入開口と同じ高さに維持されることを可能にする。   The components of an exemplary wire supply unit 10 are shown in FIG. The wire supply unit 10 includes components that allow a metal wire 180 to be provided to the wire tensioning unit 20. As shown in FIG. 3, the metal wire 180 can be provided from the metal wire supply spool 50 to the wire delivery system. Rotating about a fulcrum 55 on a vertical support element 60 movably connected to a transverse support element 65 movably connected to a first side support 70 and a second side support 71 The wire supply spool 50 can be attached to the cable. The fulcrum 55 enables the fulcrum 55 and the wire supply spool 50 to move in the vertical direction with respect to the Y axis (up and down with respect to the ground), and allows the supply spool 50 to be raised or lowered relative to the floor. Is movably connected to the vertical support element 60. This allows the metal wire 180 coming from the supply spool 50 to be maintained at the same height as the entry opening into the housing that houses the wire tensioning unit, wire buffering unit, and slack wire delivery unit. To.

垂直支持要素60は、支点55の垂直位置を調節して金属ワイヤ供給スプール50の垂直位置を調整するための、油圧式、空気圧式、機械式、又は電気式昇降システムを含むことができる。電動軌道システムが図3に描かれているが、任意の昇降システムを使用することができる。金属ワイヤ供給スプール50の垂直方向位置決めの変化は、供給スプール50から巻き出される金属ワイヤ180をワイヤがスプールから外されるときの高さと実質的に同じ高さに維持することを可能にし、これにより、ワイヤがスプールから繰り出されるときの、供給スプール50に巻かれたワイヤの縮径に対処する。   The vertical support element 60 may include a hydraulic, pneumatic, mechanical, or electrical lifting system for adjusting the vertical position of the fulcrum 55 to adjust the vertical position of the metal wire supply spool 50. Although an electric track system is depicted in FIG. 3, any lifting system can be used. The change in the vertical positioning of the metal wire supply spool 50 allows the metal wire 180 unwound from the supply spool 50 to be maintained at substantially the same height as when the wire is removed from the spool. Thus, the diameter of the wire wound around the supply spool 50 when the wire is drawn out from the spool is dealt with.

垂直支持要素60は、垂直支持要素60がX軸線に対して水平に(図3に示す視点から見て左右に)移動することを可能にするように横断支持要素65に移動可能に接続される。これにより、ワイヤ供給スプール50をワイヤ送給システムの筐体のより近くに又はより遠くに再配置することが可能となる。横断支持要素65は、垂直支持要素60の位置を調節して金属ワイヤ供給スプール50の水平位置を調整するための、油圧、空気圧、機械、又は電気システムを含むことができる。電動軌道システムが図3に描かれているが、垂直支持要素60の位置を調節するために、任意の位置変更システムを使用することができる。   The vertical support element 60 is movably connected to the transverse support element 65 to allow the vertical support element 60 to move horizontally (left and right as viewed from the viewpoint shown in FIG. 3) relative to the X axis. . This allows the wire supply spool 50 to be repositioned closer or further away from the wire feed system housing. The transverse support element 65 can include a hydraulic, pneumatic, mechanical, or electrical system for adjusting the position of the vertical support element 60 to adjust the horizontal position of the metal wire supply spool 50. Although a motorized track system is depicted in FIG. 3, any position changing system can be used to adjust the position of the vertical support element 60.

横断支持要素65は、側方支持要素70、71に移動可能に取り付けられ、これにより、横断支持要素65がZ軸線に対して前後に(図3に示す視点から見て接近及び離隔)移動することが可能となる。このことは、ワイヤが供給スプール50から繰り出されるときに金属ワイヤ180を検知装置110の開口120の略中心に維持するために(図7に詳細に示す)、金属ワイヤ供給スプール50から巻き出される金属ワイヤ180が再配置されることを可能にする。側方支持要素70及び71の各々は、横断支持要素65の位置を調節して金属ワイヤ供給スプール50の位置を調整するための、油圧、空気圧、機械、又は電気システムを含むことができる。電動軌道システムが図3に描かれているが、横断支持要素65の位置を調節するために、任意の位置変更システムを使用することができる。   The transverse support element 65 is movably attached to the side support elements 70, 71 so that the transverse support element 65 moves back and forth (approaching and separating from the viewpoint shown in FIG. 3) relative to the Z axis. It becomes possible. This is unwinding from the metal wire supply spool 50 in order to maintain the metal wire 180 approximately in the center of the opening 120 of the sensing device 110 (shown in detail in FIG. 7) as the wire is unwound from the supply spool 50. Allows metal wire 180 to be repositioned. Each of the side support elements 70 and 71 can include a hydraulic, pneumatic, mechanical, or electrical system for adjusting the position of the transverse support element 65 to adjust the position of the metal wire supply spool 50. Although a motorized track system is depicted in FIG. 3, any position changing system can be used to adjust the position of the transverse support element 65.

側方支持体70は、取付板によりボルト及びナットなどを介して、地面に取り外し可能に固定できる、前部取付支持体72と後部取付支持体74とに取り付けることができる。側方支持体71は、取付板によりボルト及びナットなどを介して、地面に取り外し可能に固定できる、前部取付支持体73と後部取付支持体75とに取り付けることができる。前部取付支持体72と73又は後部取付支持体74と75は、横梁を使用して互いに取り付けることができる。図2は、横梁78を使用して互いに取り付けられた後部取付支持体74、75を描いている。   The side support body 70 can be attached to the front mounting support body 72 and the rear mounting support body 74 that can be detachably fixed to the ground via bolts and nuts by means of mounting plates. The side support 71 can be attached to the front attachment support 73 and the rear attachment support 75 that can be removably fixed to the ground via bolts and nuts by means of attachment plates. The front mounting supports 72 and 73 or the rear mounting supports 74 and 75 can be attached to each other using cross beams. FIG. 2 depicts the rear mounting supports 74, 75 attached to each other using cross beams 78.

制御システム(図示せず)は、金属ワイヤ180が進入開口120を通って筐体内に進入するときの金属ワイヤ180の所望の位置決めを維持するために、ワイヤ送給システムの検知装置110(図2及び図4に示し且つ図5に部分的に示す)から信号を受信して、金属ワイヤ供給スプールをX方向、Y方向又はZ方向に再配置することができる。制御システムは、コンピュータプロセッサ若しくは中央処理装置(CPU)、CPUディスプレイ、1つ若しくは複数の電源、電源接続部、入力及び/若しくは出力としての信号モジュール、アナログ信号の一体型シールド、記憶装置、回路基板、メモリチップ若しくは他の記憶媒体、内部で具現化されたコンピュータ可読プログラムを有する非一時的コンピュータ可読記憶媒体、又はこれらの任意の組み合わせを含むことができる。コンピュータ可読プログラムは、システムのいずれか1つ又は組み合わせを部分的又は完全に自動化するための適切なソフトウェアを含むことができる。コンピュータ可読プログラムは、パラメータを監視及び/又は調節するための適切なソフトウェアを含むことができる。例示のパラメータとしては、1つ若しくは複数のセンサの状態、金属ワイヤの張力、金属ワイヤが標的位置を通る速度、ワイヤ供給スプール上に残存する金属ワイヤの量、又はこれらの任意の組み合わせが挙げられる。例示の制御システムとしては、限定されるものではないが、Siemens AG(Munich,Germany)のSIMATIC−S7−1500、Bosch Rexroth AG(Lohr am Main,Germany)から入手可能なIndraMotion MTX system、及びSIGMATEK GmbH & Co.KG(Lamprechtshausen,Austria)から入手可能なSIGMATEK C−IPC(小型の産業用コンピュータシステム)が挙げられる。   A control system (not shown) detects the wire feed system sensing device 110 (FIG. 2) to maintain the desired positioning of the metal wire 180 as the metal wire 180 enters the housing through the entry opening 120. 4 and and partially shown in FIG. 5), the metal wire supply spool can be repositioned in the X, Y, or Z direction. The control system includes a computer processor or central processing unit (CPU), a CPU display, one or more power supplies, a power supply connection, a signal module as input and / or output, an integrated shield of analog signals, a storage device, a circuit board , A memory chip or other storage medium, a non-transitory computer readable storage medium having a computer readable program embodied therein, or any combination thereof. The computer readable program may include suitable software for partially or fully automating any one or combination of systems. The computer readable program may include appropriate software for monitoring and / or adjusting the parameters. Exemplary parameters include the state of one or more sensors, the tension of the metal wire, the speed at which the metal wire passes through the target location, the amount of metal wire remaining on the wire supply spool, or any combination thereof. . Exemplary control systems include, but are not limited to, Siemens AG (Munich, Germany), SIMATIC-S7-1500, Bosch Rexroth AG (IntraMotion MTX system, available from Lohr am Main, Germany), and SIGMATEK. & Co. SIGMATEK C-IPC (compact industrial computer system) available from KG (Lamprechthausen, Austria).

制御システムは、ワイヤ送給装置200と、弛みワイヤ185のループを形成するために使用される、一連の3つのワイヤガイド300、400及び500を含むワイヤ緩衝ユニットと、弛みワイヤ185を引っ張って室退出ガイド1000(図2を参照)を通じて弛みワイヤ185を筐体の外へ送給する弛みワイヤ引張装置600とを収容する筐体の開口120の略中心に金属ワイヤ180を維持するために、支点55の垂直位置、垂直支持要素60の位置、及び横断支持要素65の位置のいずれか1つ又は組み合わせを必要な方向に再配置する機構の作動を指示できるプログラムを実行可能なコンピュータを含むことができる。   The control system includes a wire delivery device 200, a wire buffer unit including a series of three wire guides 300, 400 and 500, used to form a loop of the slack wire 185, and a slack wire 185 pulling chamber. To maintain the metal wire 180 approximately in the center of the opening 120 of the housing that houses the slack wire tensioning device 600 that feeds the slack wire 185 out of the housing through the exit guide 1000 (see FIG. 2). Including a computer capable of executing a program capable of directing operation of a mechanism to reposition any one or combination of 55 vertical positions, vertical support element 60 positions, and transverse support element 65 positions in the required direction. it can.

金属ワイヤを溶接トーチのプラズマアークに連続的に送給して溶接トーチのプラズマアーク中の所定の位置に維持できるように、筐体内の弛みワイヤの量を適切な位置に維持する金属ワイヤ送給システムを使用して成形加工物への溶融金属の堆積速度を増加させることができることが分かっている。弛みワイヤのループは、安定した信頼性の高いワイヤ送給速度を維持するための緩衝部としての機能を果たし、生産プロセスのための安定した大量投入速度を確保する。不安定性は不安定な堆積の原因になるだけでなく、ワイヤのバーンバック及び生産の中断の原因にもなることがある。弛みワイヤのループは、ワイヤの速度、張力又は位置の不安定性を最小限に抑えることができる。加工物上に溶融させるために金属ワイヤが溶接トーチのプラズマアークに連続的に送給されるように、ワイヤ送給速度を実質的に一定に維持することができる。溶接トーチへの金属ワイヤの連続送給により、加工物への金属の平滑でない又は不連続な堆積が防止される。堆積のいかなる意図しない不連続箇所も、加工物に不完全さ、不規則性、及び欠陥をもたらす可能性があり、このことが、最終的に最終製品の層間剥離、疲労、又はひび割れにつながる可能性があり、潜在的に意図した目的に使用できなくする。金属ワイヤの連続送給の速度を増加させることは、加工物への溶融金属の堆積速度が増加することをも可能にし、自由形状造形プロセスの効率を高める。   Metal wire feeding that keeps the amount of slack wire in the housing in place so that the metal wire can be continuously fed into the plasma arc of the welding torch and maintained in place in the plasma arc of the welding torch It has been found that the system can be used to increase the rate of molten metal deposition on a shaped workpiece. The slack wire loop serves as a buffer to maintain a stable and reliable wire feed rate, ensuring a stable mass input rate for the production process. Instability not only causes unstable deposition, but can also cause wire burnback and production interruptions. The slack wire loop can minimize wire speed, tension or positional instability. The wire feed rate can be maintained substantially constant so that the metal wire is continuously fed to the plasma arc of the welding torch for melting on the workpiece. Continuous feeding of metal wire to the welding torch prevents non-smooth or discontinuous deposition of metal on the workpiece. Any unintended discontinuities in the deposition can result in imperfections, irregularities, and defects in the workpiece, which can ultimately lead to delamination, fatigue, or cracks in the final product. Make it unusable for potentially intended purposes. Increasing the rate of continuous feeding of the metal wire also allows the rate of molten metal deposition on the workpiece to be increased, increasing the efficiency of the freeform fabrication process.

図1を参照すると、ワイヤ緊張ユニット20は、弛みワイヤ送出ユニット40とは独立して制御することができる。よって、金属ワイヤは、弛みワイヤが弛みワイヤ送出ユニット40の作用によりワイヤ送給用筐体の外側の溶接トーチのプラズマアークに提供される速度と異なるか又は実質的に同じ速度とすることができる速度で、ワイヤ緊張ユニット20の作用によりワイヤ供給ユニット10から筐体内に送給することができる。この配置では、ワイヤ緊張ユニット20の作用により筐体内に送給されるワイヤの量は、溶接トーチのプラズマアークに送給するために弛みワイヤ送出ユニットにより引っ張られる弛みワイヤの量の影響を受けないものとすることができる。   Referring to FIG. 1, the wire tensioning unit 20 can be controlled independently of the slack wire delivery unit 40. Thus, the metal wire can be at a rate that is different from or substantially the same as the rate at which the slack wire is provided to the plasma arc of the welding torch outside the wire feed housing by the action of the slack wire delivery unit 40. At a speed, it can be fed from the wire supply unit 10 into the housing by the action of the wire tensioning unit 20. In this arrangement, the amount of wire delivered into the housing by the action of the wire tensioning unit 20 is unaffected by the amount of slack wire pulled by the slack wire delivery unit to feed the plasma arc of the welding torch. Can be.

概して、金属ワイヤは、金属ワイヤが巻き付けられる供給スプール上に用意することができる。金属ワイヤを筐体に提供するために、供給スプールに巻き付けられた多量のワイヤ全体を回転させる必要がある。緊張ユニットによりワイヤ供給スプールからワイヤを外す質量及び慣性の影響を、筐体内の弛みワイヤのループにより溶接トーチに提供されるワイヤから隔離することができる。ワイヤ源スプールからワイヤを外す質量及び慣性の影響が、溶接トーチへ送出されるワイヤから隔離されるので、筐体内でのワイヤの滑りが最小限に抑えられる。加えて、結果としてワイヤをワイヤ供給スプールに向けて引き戻す可能性のある、ワイヤ供給スプールからの慣性のいかなる影響も弛みワイヤのループにより排除され、それにより、溶接トーチのプラズマアークへの金属ワイヤの連続供給を行うことが可能となり、加工物上への溶融金属の望ましくない不連続な堆積を最小限に抑えられる。金属ワイヤの連続供給が溶接トーチのプラズマアークに対して行われるので、堆積プロセスを円滑且つ連続的に維持することができる。   In general, the metal wire can be provided on a supply spool around which the metal wire is wound. In order to provide the metal wire to the housing, it is necessary to rotate the entire large number of wires wound around the supply spool. The mass and inertial effects of removing the wire from the wire supply spool by the tensioning unit can be isolated from the wire provided to the welding torch by the loop of slack wire in the housing. The effect of mass and inertia that removes the wire from the wire source spool is isolated from the wire being delivered to the welding torch, thus minimizing wire slippage within the housing. In addition, any influence of inertia from the wire supply spool that could result in the wire being pulled back to the wire supply spool is eliminated by the slack wire loop, thereby allowing the metal wire to be welded to the plasma arc of the welding torch. A continuous feed is possible, minimizing undesirable discontinuous deposition of molten metal on the workpiece. Since the continuous supply of metal wire is performed on the plasma arc of the welding torch, the deposition process can be maintained smoothly and continuously.

金属ワイヤは、ワイヤ緊張ユニット20を使用してワイヤ供給ユニット10から筐体内に送給することができる。図2、図4及び図5に示すように、ワイヤ送給システムは、ワイヤ供給スプール50からの金属ワイヤ180を筐体内に送給できる開口120を含む検知装置110を含むことができる。金属ワイヤ180は、ワイヤ送給装置200により及ぼされる張力により開口120の略中心に維持することができる。図4に描かれているように、金属ワイヤ180は、検知装置110の開口120を通じて筐体内に入ることができ、且つ受動受取ホイール130と受動受取ホイール135とを含むワイヤ受取ユニットを通って進むことができ、受動受取ホイール130及び受動受取ホイール135は一緒になって、金属ワイヤ180が通過できるチャネルを受動受取ホイール130と受動受取ホイール135との間に形成する。任意選択的に、受取ホイール130又は受取ホイール135を金属ワイヤ180と係合するようにばねにより付勢することができる。図5を参照すると、金属ワイヤ180は、受動溝付きローラ205と電動溝付きローラ220との間の金属ワイヤ180に及ぼされる引張力により任意選択のブラケット140及び145を通して前進させることができる。ブラケット140及び145は、他の装置のための取付台として使用することができる。例えば、金属ワイヤ180が筐体内に入るときに金属ワイヤ180を観察するためのカメラをブラケット140に装着することができる。いかなる遊離した材料又は破片も除去するためのブラシをブラケット145に装着することができる。いくつかの構成において、ブラケット140及び145は除外される。   Metal wires can be fed from the wire supply unit 10 into the housing using the wire tensioning unit 20. As shown in FIGS. 2, 4, and 5, the wire delivery system can include a sensing device 110 that includes an opening 120 through which a metal wire 180 from the wire supply spool 50 can be fed into the housing. The metal wire 180 can be maintained approximately at the center of the opening 120 by the tension exerted by the wire feeder 200. As depicted in FIG. 4, the metal wire 180 can enter the housing through the opening 120 of the sensing device 110 and travels through a wire receiving unit that includes a passive receiving wheel 130 and a passive receiving wheel 135. The passive receiving wheel 130 and the passive receiving wheel 135 together form a channel between the passive receiving wheel 130 and the passive receiving wheel 135 through which the metal wire 180 can pass. Optionally, the receiving wheel 130 or the receiving wheel 135 can be biased by a spring to engage the metal wire 180. Referring to FIG. 5, the metal wire 180 can be advanced through optional brackets 140 and 145 by the tensile force exerted on the metal wire 180 between the passive grooved roller 205 and the motorized grooved roller 220. Brackets 140 and 145 can be used as mounts for other devices. For example, a camera for observing the metal wire 180 when the metal wire 180 enters the housing can be attached to the bracket 140. A brush can be attached to the bracket 145 to remove any loose material or debris. In some configurations, brackets 140 and 145 are excluded.

図2を参照すると、筐体は、筐体の背部分を画定する背板900を含むことができる。背板900にはフレーム100が取り付けられ、フレーム100には、筐体の側方外縁部を画定する側壁が取り付けられる(図には示さない)。天井及び床は、任意選択的に、側壁(図には示さない)に接続することができるとともに、存在する場合には、筐体の頂部及び底部をそれぞれ画定することができる。上部透明窓103は、ヒンジ(図示せず)を介してフレーム100に接続することができ、且つ2つの下部透明扉104は、ヒンジ101を介してフレーム100に接続される。透明窓103及び2つの下部透明扉104は、筐体の前部を構成する。窓及び扉は、ガラス、アクリル(ポリメチルメタクリレート又はPMMA)、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート(PETG)、又はポリカーボネートなどの、任意の材料で作製することができる。透明窓及び透明扉は、筐体の窓又は扉を開ける必要なしに金属ワイヤ送給システムの可視化を可能にする。センサ122は、金属ワイヤ180が開口120から筐体内に移動するときの金属ワイヤ180の位置を決定するために開口120の周囲に位置決めすることができる。センサ122は、金属ワイヤ180が開口120を通って筐体内に進入するときの金属ワイヤ180の所望の位置決めを維持するために、金属ワイヤ供給スプールをX方向、Y方向及び/又はZ方向に再配置できる制御システム(図示せず)に情報を送信することができる。例示のセンサとしては、光学センサ、光ファイバセンサ、近接センサ、光電センサ、磁気センサ、及びこれらの組み合わせが挙げられる。これらのセンサは市販されている(例えば、Industrial Automation−Omron Corporation,Kyoto,Japanを参照)。いくつかの構成において、光ファイバセンサの配列は、開口120の周囲に位置決めすることができる。   Referring to FIG. 2, the housing can include a backplate 900 that defines a back portion of the housing. A frame 100 is attached to the back plate 900, and a side wall that defines a lateral outer edge of the housing is attached to the frame 100 (not shown). The ceiling and floor can optionally be connected to side walls (not shown) and, if present, can define the top and bottom of the housing, respectively. The upper transparent window 103 can be connected to the frame 100 via a hinge (not shown), and the two lower transparent doors 104 are connected to the frame 100 via the hinge 101. The transparent window 103 and the two lower transparent doors 104 constitute the front part of the housing. The windows and doors can be made of any material such as glass, acrylic (polymethyl methacrylate or PMMA), glycol modified polyethylene terephthalate (PETG), or polycarbonate. Transparent windows and transparent doors allow visualization of the metal wire delivery system without having to open the housing window or door. The sensor 122 can be positioned around the opening 120 to determine the position of the metal wire 180 as the metal wire 180 moves from the opening 120 into the housing. The sensor 122 repositions the metal wire supply spool in the X, Y, and / or Z direction to maintain the desired positioning of the metal wire 180 as the metal wire 180 enters the housing through the opening 120. Information can be sent to a control system (not shown) that can be deployed. Exemplary sensors include optical sensors, optical fiber sensors, proximity sensors, photoelectric sensors, magnetic sensors, and combinations thereof. These sensors are commercially available (see, eg, Industrial Automation-Omron Corporation, Kyoto, Japan). In some configurations, an array of fiber optic sensors can be positioned around the aperture 120.

更に図2を参照すると、筐体退出ガイド1000は、金属ワイヤ180を筐体の外へ且つプラズマアーク溶接トーチのワイヤガイド内へ導くことができる。筐体退出ガイド1000は、検知装置110の開口120と筐体退出ガイド1000とが接続された場合に直線が得られるように、検知装置110との直線上に且つ検知装置110に平行に筐体の側壁に直接位置決めすることができる。筐体は、素手での偶発的接触からワイヤを保護し、素手で金属ワイヤ180を触れることを妨げる。この筐体は、ワイヤの汚染を最小限に抑えることができ、堆積された加工製品に不完全性をワイヤの汚染がもたらし得るので、汚染を最小限に抑えることが望ましい。筐体は、窓102及び/又は扉104の状態を監視する1つ又は複数のセンサを含むことができる。制御システムは、窓102及び/又は扉104の1つが開いているときはいつでも堆積プロセスが停止するようにプログラムすることができる。例示のセンサとしては、電気接点センサ、光学センサ、近接センサ、光電センサ、磁気センサ、及びこれらの組み合わせが挙げられる。例えば、円筒状の近接センサ(Industrial Automation−Omron Corporation,Kyoto,Japan)を窓若しくは扉又はこれら両方において使用することができる。   Still referring to FIG. 2, the housing exit guide 1000 can guide the metal wire 180 out of the housing and into the wire guide of the plasma arc welding torch. The case exit guide 1000 is a case that is on a straight line with the detection device 110 and parallel to the detection device 110 so that a straight line is obtained when the opening 120 of the detection device 110 and the case exit guide 1000 are connected. Can be positioned directly on the sidewalls of The housing protects the wire from accidental contact with bare hands and prevents touching the metal wire 180 with bare hands. It is desirable to minimize contamination as this housing can minimize wire contamination and wire contamination can cause imperfections in the deposited workpiece. The housing may include one or more sensors that monitor the status of the window 102 and / or the door 104. The control system can be programmed to stop the deposition process whenever one of the window 102 and / or door 104 is open. Exemplary sensors include electrical contact sensors, optical sensors, proximity sensors, photoelectric sensors, magnetic sensors, and combinations thereof. For example, cylindrical proximity sensors (Industrial Automation-Omron Corporation, Kyoto, Japan) can be used in windows or doors or both.

例示のワイヤ緊張ユニットは、ワイヤ供給スプールから送給されるワイヤに摩擦接触する電動ローラを含むことができるワイヤ送給装置を含む。モータは、ローラを回転させて金属ワイヤを筐体内に送給することができる。任意の種類のモータを使用することができる。例示のモータとしては、分巻モータ、直巻モータ、複合モータ、誘導モータ、同期モータ、ステッピングモータ、DCモータ、ブラシレスDCモータ、ユニバーサルモータ、リラクタンスモータ、及びヒステリシスモータが挙げられる。ワイヤ供給ローラを駆動するモータは、出力制御信号により駆動される従来のDCモータとすることができる。出力制御信号は、電力が供給されている間のオン時間と電力が供給されていない間のオフ時間とを定める反復負荷サイクル特性を有することができる。モータはローラに直接取り付けることができるか、又はローラは、モータのシャフトに取り付けるか、若しくはモータに取り付けられたシャフトに取り付けることができる。モータをローラに接続するために、減速ギヤヘッドを使用することができる。モータを稼働させるために負荷サイクル特性を有する出力制御信号を使用することは、回転慣性又は巻き解けの影響を制御及び回避する能力によるワイヤの前進の正確な制御を可能にする。結果として、過剰量の追加のワイヤが筐体内に供給されるのではなく、所望の量の弛みワイヤを維持するのに十分な量のみが筐体内に持ち込まれる。ワイヤ供給ローラを駆動するモータは、駆動モータに供給される出力パルスの数を電子的に制御することにより正確な量のワイヤをワイヤ供給スプールから筐体内へ前進させることを可能にするステッピングモータとすることができる。   An exemplary wire tensioning unit includes a wire feeder that can include an electric roller in frictional contact with a wire fed from a wire feed spool. The motor can feed the metal wire into the housing by rotating the roller. Any type of motor can be used. Exemplary motors include a split motor, a series motor, a composite motor, an induction motor, a synchronous motor, a stepping motor, a DC motor, a brushless DC motor, a universal motor, a reluctance motor, and a hysteresis motor. The motor that drives the wire supply roller can be a conventional DC motor driven by an output control signal. The output control signal may have a repetitive duty cycle characteristic that defines an on time while power is being supplied and an off time when power is not being supplied. The motor can be attached directly to the roller, or the roller can be attached to the shaft of the motor or attached to the shaft attached to the motor. A reduction gear head can be used to connect the motor to the roller. Using an output control signal with duty cycle characteristics to run the motor allows for precise control of wire advancement with the ability to control and avoid the effects of rotational inertia or unwinding. As a result, an excess amount of additional wire is not fed into the housing, but only an amount sufficient to maintain the desired amount of slack wire is brought into the housing. A motor for driving the wire supply roller includes a stepping motor that allows an accurate amount of wire to be advanced from the wire supply spool into the housing by electronically controlling the number of output pulses supplied to the drive motor. can do.

例示のワイヤ送給装置200が図6に描かれている。供給スプール50(図3に示す)からの金属ワイヤ180は、モータ225に取り付けられた電動溝付きローラ220と受動溝付きローラ205とを含むワイヤ送給装置200の作用により筐体内に送給される。モータ225は、出力制御信号により駆動される従来の直流(DC)モータなどの、任意のモータとすることができ、又は駆動モータに供給される電気指令パルスの数を電子的に制御することにより正確な量のワイヤをワイヤ供給スプールから筐体内へ前進させることを可能にするステッピングモータとすることができる。金属ワイヤ180は、モータ225に取り付けられた電動溝付きローラ220の溝と受動溝付きローラ205の溝との間の位置に導かれる。溝付きローラ205及び溝付きローラ220は、金属ワイヤ180と係合できる凸部を溝内に含み、且つローラ間の溝を通して金属ワイヤ180を引っ張ることができる。溝内の凸部は、ローラ溝と金属ワイヤ180との間の摩擦力を増加させることができ、ローラが金属ワイヤ180と摩擦係合してローラを通して金属ワイヤ180を前進させることを可能にする。   An exemplary wire feeder 200 is depicted in FIG. The metal wire 180 from the supply spool 50 (shown in FIG. 3) is fed into the housing by the action of the wire feeding device 200 including the motorized grooved roller 220 and the passive grooved roller 205 attached to the motor 225. The The motor 225 can be any motor, such as a conventional direct current (DC) motor driven by an output control signal, or by electronically controlling the number of electrical command pulses supplied to the drive motor. It can be a stepper motor that allows a precise amount of wire to be advanced from the wire supply spool into the housing. The metal wire 180 is guided to a position between the groove of the motorized grooved roller 220 attached to the motor 225 and the groove of the passive grooved roller 205. The grooved roller 205 and the grooved roller 220 include a protrusion that can engage with the metal wire 180 in the groove, and can pull the metal wire 180 through the groove between the rollers. The protrusions in the groove can increase the frictional force between the roller groove and the metal wire 180, allowing the roller to frictionally engage the metal wire 180 and advance the metal wire 180 through the roller. .

受動溝付きローラ205及び電動溝付きローラ220は、典型的には、鋼で作製されるが、Inconel(登録商標)ニッケル−クロム合金、Monel(登録商標)ニッケル−銅合金、又はToughMet(登録商標)銅−ニッケル−錫合金などの、他の合金で作製することができる。ローラが鋼で作製されるか又は鋼を含有する場合、鋼は、炭素鋼又はステンレス鋼とすることができる。例示の鋼としては、S355、S355JR、S355J2、S355J2+N、及びS450J0が挙げられる。溝付きローラは、(例えば、Products for Industry,Inc.,Brighton,CO,USA、及びSBI International,Hollabrun,Austriaで)市販されている。   Passive grooved roller 205 and motorized grooved roller 220 are typically made of steel, but are Inconel® nickel-chrome alloy, Monel® nickel-copper alloy, or ToughMet®. ) It can be made of other alloys such as copper-nickel-tin alloy. If the roller is made of or contains steel, the steel can be carbon steel or stainless steel. Exemplary steels include S355, S355JR, S355J2, S355J2 + N, and S450J0. Grooved rollers are commercially available (e.g., in Products for Industry, Inc., Brighton, CO, USA, and SBI International, Holland, Austria).

受動溝付きローラ205が金属ワイヤ180に及ぼす直交方向の圧力量は、溝付きローラ205における溝の構成の選択と加圧装置800が及ぼす圧力とにより調節することができる。ローラは、V字溝、U字溝、テーパ溝、円筒状溝、60°溝、90°溝、又は滑車溝を有することができる。加圧装置800が及ぼす圧力を増加させることにより、溝付きローラ205がワイヤに及ぼす挟圧力が増加する。加圧装置800の及ぼす圧力が過小であると、溝付きローラ205と溝付きローラ220との間からの金属ワイヤ180の滑りが発生する可能性がある。加圧装置800の及ぼす圧力が過大であると、金属ワイヤ180の変形が発生する可能性がある。加圧装置800により最大3バールの圧力を加えることができる。加圧装置800は、伸長させたときに溝付きローラ205に加わる圧力を増加させ且つ収縮させたときに溝付きローラ205に加わる圧力を減少させる、油圧、空気圧、機械又は電子駆動式のピストンを含むことができる。モータ225の作用により、電動溝付きローラ220とワイヤ供給スプール50との間の金属ワイヤ180に張力が生じる。金属ワイヤ180は、この張力により開口120の略中心に維持することができる。   The amount of pressure in the orthogonal direction that the passive grooved roller 205 exerts on the metal wire 180 can be adjusted by the selection of the groove configuration in the grooved roller 205 and the pressure exerted by the pressure device 800. The roller can have a V-shaped groove, a U-shaped groove, a tapered groove, a cylindrical groove, a 60 ° groove, a 90 ° groove, or a pulley groove. By increasing the pressure exerted by the pressure device 800, the pinching pressure exerted on the wire by the grooved roller 205 is increased. If the pressure exerted by the pressure device 800 is too small, the metal wire 180 may slip from between the grooved roller 205 and the grooved roller 220. If the pressure exerted by the pressurizing apparatus 800 is excessive, the metal wire 180 may be deformed. A pressure of up to 3 bar can be applied by the pressurizing device 800. The pressure device 800 includes a hydraulic, pneumatic, mechanical or electronically driven piston that increases the pressure applied to the grooved roller 205 when extended and reduces the pressure applied to the grooved roller 205 when contracted. Can be included. Due to the action of the motor 225, tension is generated in the metal wire 180 between the electric grooved roller 220 and the wire supply spool 50. The metal wire 180 can be maintained at the approximate center of the opening 120 by this tension.

受動溝付きローラ205と電動溝付きローラ220との間に作り出された通路を通過した後に、金属ワイヤ180は、筐体内に弛みワイヤ185のループを形成するための、受動溝付きローラを含むワイヤガイドの組み合わせを含む、ワイヤ緩衝ユニット30へ進む。ワイヤ緩衝ユニット30用のワイヤガイドの例示の構成が図7に描かれている。図7に描かれている構成では、弛みワイヤのループを形成するために、一連の3つの受動ワイヤガイド300、400及び500が使用される。ワイヤガイド300、400及び500の溝付きローラは、平滑なものであり、且つ典型的には鋼で作製される。鋼は、炭素鋼又はステンレス鋼とすることができる。例示の鋼としては、S355、S355JR、S355J2、S355J2+N、及びS450J0が挙げられる。電動溝付きローラ220から離れた後に、金属ワイヤ180は、二重溝付きローラ305と二重溝付きローラ320とを含む二重溝付きワイヤガイド300の第1の溝内に入る。ローラ305は、アーム310が背板900に平行な平面内で接続軸線を中心に受動的に回転できるように背板900に枢動可能に接続できる、アーム310に取り付けることができる。ローラ305は、支持体330に接続されたばねにより付勢されて金属ワイヤ180と係合することができる。   After passing through the path created between the passive grooved roller 205 and the motorized grooved roller 220, the metal wire 180 is a wire that includes the passive grooved roller to form a loop of the slack wire 185 in the housing. Proceed to the wire buffer unit 30, which includes the combination of guides. An exemplary configuration of a wire guide for the wire buffer unit 30 is depicted in FIG. In the configuration depicted in FIG. 7, a series of three passive wire guides 300, 400 and 500 are used to form a loop of slack wire. The grooved rollers of the wire guides 300, 400 and 500 are smooth and are typically made of steel. The steel can be carbon steel or stainless steel. Exemplary steels include S355, S355JR, S355J2, S355J2 + N, and S450J0. After leaving the motorized grooved roller 220, the metal wire 180 enters the first groove of the double grooved wire guide 300 that includes the double grooved roller 305 and the double grooved roller 320. The roller 305 can be attached to an arm 310 that can be pivotally connected to the back plate 900 so that the arm 310 can passively rotate about the connection axis in a plane parallel to the back plate 900. The roller 305 can be biased by a spring connected to the support 330 to engage with the metal wire 180.

金属ワイヤ180は、ワイヤガイド300のローラ305と320との間に形成されたチャネルを通して案内され、ワイヤガイド300の二重溝ローラ320の右下方に位置決めされたワイヤガイド400に向かって進む。ワイヤガイド400は、溝付きローラ405と溝付きローラ420とを含むことができる。ローラ405は、アーム410が背板900に平行な平面内で接続軸線を中心に受動的に回転できるように背板900に枢動可能に接続できる、アーム410に取り付けることができる。ローラ405は、支持体430に接続されたばねにより付勢されて金属ワイヤ180と係合することができる。   The metal wire 180 is guided through a channel formed between the rollers 305 and 320 of the wire guide 300 and proceeds toward the wire guide 400 positioned at the lower right of the double groove roller 320 of the wire guide 300. The wire guide 400 can include a grooved roller 405 and a grooved roller 420. The roller 405 can be attached to the arm 410 that can be pivotally connected to the back plate 900 so that the arm 410 can passively rotate about the connection axis in a plane parallel to the back plate 900. The roller 405 can be engaged with the metal wire 180 by being biased by a spring connected to the support 430.

金属ワイヤ180は、ワイヤガイド400のローラ405とローラ420との間に形成されたチャネルを通して案内され、図2に描かれているように、二重溝ローラ320の左下方に位置決めされた、ワイヤガイド500に向かって進むときに弛みワイヤのループを形成する。ワイヤガイド500は、溝付きローラ505と溝付きローラ520とを含む。ローラ505は、アーム510が背板900に平行な平面内で接続軸線を中心に受動的に回転できるように背板900に枢動可能に接続できる、アーム510に取り付けることができる。ローラ505は、支持体530に接続されたばねにより付勢されて金属ワイヤ180と係合することができる。ワイヤガイド400と500との間の金属ワイヤ180は、弛みワイヤ185の単一のループを形成する。弛みワイヤ185のループは、ワイヤガイド400と500との間の支持されない金属ワイヤにかかる重力の影響により長円形状をなすことができる。   The metal wire 180 is guided through a channel formed between the rollers 405 and 420 of the wire guide 400 and is positioned at the lower left of the double groove roller 320 as depicted in FIG. As it travels toward the guide 500, it forms a loop of slack wire. The wire guide 500 includes a grooved roller 505 and a grooved roller 520. The roller 505 can be attached to the arm 510 that can be pivotally connected to the backplate 900 such that the arm 510 can passively rotate about the connection axis in a plane parallel to the backplate 900. Roller 505 can be biased by a spring connected to support 530 to engage metal wire 180. Metal wire 180 between wire guides 400 and 500 forms a single loop of slack wire 185. The loop of the slack wire 185 can have an oval shape due to the effect of gravity on the unsupported metal wire between the wire guides 400 and 500.

筐体内に入ることができる弛みワイヤが多いほど、弛みワイヤ185の単一のループが大きくなる。弛みワイヤ185のループは、堆積プロセスの要求に応えるために十分な金属ワイヤ180が正しい向きで存在することを確実にする緩衝部としての機能を果たす。堆積プロセスがより高速で行われているときには、より多くの金属ワイヤ180を筐体内に入れることができ、且つ弛みワイヤ185のループは、ループが筐体の大部分を占有できるように比較的大きなものとすることができる。堆積プロセスがより低速で行われているときには、より少ない弛みワイヤが必要とされ、したがって、より少ない金属ワイヤ180を筐体内に入れることができ、且つ弛みワイヤ185のループは、ループが筐体のより小さな部分を占有するように小さなものとすることができる。   The more slack wires that can enter the housing, the larger the single loop of slack wire 185. The loop of slack wire 185 serves as a buffer to ensure that sufficient metal wire 180 is present in the correct orientation to meet the requirements of the deposition process. When the deposition process is performed at a higher rate, more metal wire 180 can be placed in the housing, and the loop of slack wire 185 is relatively large so that the loop can occupy most of the housing. Can be. When the deposition process is performed at a slower rate, less slack wire is required, so fewer metal wires 180 can be placed in the housing, and the loop of slack wire 185 is the loop of the housing. It can be small to occupy a smaller part.

本明細書で提供される金属ワイヤ送給システムは、筐体内の弛みワイヤのループの存在を検出できるループ検知装置700を含むことができる。例示のループ検知装置は、図2に示すように、複数のセンサを含むことができる。図2に描かれているように、ループ検知装置700は、筐体内の弛みワイヤの量を決定するために使用できるセンサ710、720、730及び740を含む。センサは、センサから受信したフィードバックに応答する制御システムと通信することができる。各センサは別個に、金属ワイヤ180がセンサにより検知されたときに制御システムに信号を送信することができる。センサからの信号に応答して、制御システムは、ワイヤ源から筐体内に引き込まれる追加のワイヤの供給量を変調し、それにより、弛みワイヤのループのサイズ、ひいては、筐体内の弛みワイヤの量を調整することができる。例示のセンサとしては、光学センサ、光ファイバセンサ、近接センサ、光電センサ、磁気センサ、及びこれらの組み合わせが挙げられる。これらのセンサは市販されている(例えば、Industrial Automation−Omron Corporation,Kyoto,Japanを参照)。いくつかの構成において、センサ710、720、730及び740は、弛みワイヤとの接触を必要としない、光ファイバセンサ又は近接センサである。   The metal wire delivery system provided herein can include a loop sensing device 700 that can detect the presence of a slack wire loop in the housing. An exemplary loop sensing device can include multiple sensors, as shown in FIG. As depicted in FIG. 2, the loop sensing device 700 includes sensors 710, 720, 730, and 740 that can be used to determine the amount of slack wire in the housing. The sensor can communicate with a control system that is responsive to feedback received from the sensor. Each sensor can separately send a signal to the control system when the metal wire 180 is detected by the sensor. In response to the signal from the sensor, the control system modulates the supply of additional wire drawn into the housing from the wire source, thereby reducing the size of the slack wire loop and thus the amount of slack wire in the housing. Can be adjusted. Exemplary sensors include optical sensors, optical fiber sensors, proximity sensors, photoelectric sensors, magnetic sensors, and combinations thereof. These sensors are commercially available (see, eg, Industrial Automation-Omron Corporation, Kyoto, Japan). In some configurations, sensors 710, 720, 730, and 740 are fiber optic sensors or proximity sensors that do not require contact with a slack wire.

例えば、図2に示す例示的な実施形態では、追加の金属ワイヤ180がワイヤ送給装置200の作用により筐体内に運び込まれると、弛みワイヤ185のループの底部が下がり始める。ワイヤガイド300、400及び500の位置決めと、支持されない弛みワイヤにかかる重力の影響とにより、弛みワイヤ185のループは概して長円形状を有する。弛みワイヤ185のループの底部がセンサ720に近接しているときに、センサ720は、制御システムに信号を送信する。制御システムは、センサ720からの信号に応答してより多くのワイヤを筐体内に送給するように予めプログラムされる。より多くの金属ワイヤ180が筐体内に送給されるときに、弛みワイヤのループの下部分が下がる。弛みワイヤ185のループの底部がセンサ730に近接しているときに、センサ730は、制御システムに信号を送信する。制御システムは、センサ730からの信号に応答してより少ないワイヤを筐体内に送給するように予めプログラムされる。弛みワイヤ185のループの底部とセンサ720及び730との相互作用は、堆積プロセス中に溶接トーチのプラズマアークに供給するための弛みワイヤの実質的に一定の供給を筐体内にもたらすことができる。   For example, in the exemplary embodiment shown in FIG. 2, as additional metal wire 180 is carried into the housing by the action of wire feeder 200, the bottom of the loop of slack wire 185 begins to drop. Due to the positioning of the wire guides 300, 400 and 500 and the effect of gravity on the unsupported slack wire, the loop of slack wire 185 has a generally oval shape. Sensor 720 sends a signal to the control system when the bottom of the loop of slack wire 185 is in proximity to sensor 720. The control system is preprogrammed to deliver more wires into the housing in response to the signal from sensor 720. As more metal wire 180 is fed into the housing, the lower portion of the slack wire loop is lowered. Sensor 730 sends a signal to the control system when the bottom of the loop of slack wire 185 is proximate to sensor 730. The control system is preprogrammed to deliver fewer wires into the housing in response to a signal from sensor 730. The interaction between the bottom of the loop of the slack wire 185 and the sensors 720 and 730 can provide a substantially constant supply of slack wire in the housing for feeding the plasma arc of the welding torch during the deposition process.

堆積プロセスが大幅に減速した場合には、弛みワイヤ185のループの底部が、筐体の床に向かって下がりセンサ740に近接し、センサ740により検出される。ワイヤ自体と絡み合うか又はさもなければワイヤがシステムを容易に通過するのを妨げる可能性がある、余分な弛みワイヤが筐体内に集まるのを防止する目的で、制御システムがセンサ740から信号を受信したときに、追加の金属ワイヤ180が筐体内に入るのを阻止するためにモータ225が停止されるように、制御システムをプログラムすることができる。   If the deposition process slows down significantly, the bottom of the loop of slack wire 185 is lowered toward the floor of the housing, close to sensor 740 and detected by sensor 740. The control system receives a signal from the sensor 740 in order to prevent excess slack wires from gathering in the housing, which can entangle with the wire itself or otherwise prevent the wire from passing easily through the system. The control system can be programmed to stop the motor 225 to prevent additional metal wires 180 from entering the enclosure.

堆積プロセスが大幅に加速した場合、又はワイヤ供給材の供給が金属ワイヤ180の需要に追いつかない場合には、弛みワイヤ185のループの底部が、筐体の頂部に向かって上昇し、まずセンサ720に近接する。センサ720から制御システムへの信号に応答して十分な金属ワイヤが筐体内に持ち込まれない場合には、弛みワイヤ185のループの底部が上方に上昇し続ける。ループは、最後にはセンサ710に近接し、センサ710により検出される。センサ710は、モータ225及び625とプラズマアーク溶接トーチとを含む、システム全体の運転を停止させるようにプログラムすることができる、制御システムに信号を送信して、制御システムがセンサ710から信号を受信したときに、堆積プロセスが中断される。運転停止により、設備の損傷の危険性が最小限に抑えられる。   If the deposition process is greatly accelerated, or if the supply of wire supply cannot keep up with the demand for metal wire 180, the bottom of the loop of slack wire 185 rises toward the top of the housing, first sensor 720. Proximity to. If enough metal wire is not brought into the housing in response to a signal from sensor 720 to the control system, the bottom of the loop of slack wire 185 continues to rise upward. The loop eventually approaches the sensor 710 and is detected by the sensor 710. Sensor 710 can be programmed to shut down the entire system, including motors 225 and 625 and a plasma arc welding torch, and the control system receives signals from sensor 710. When the deposition process is interrupted. The outage minimizes the risk of equipment damage.

弛みワイヤ185がワイヤガイド500のローラから離れた後に、弛みワイヤ185は、ワイヤガイド300の二重溝付きローラ305の第2の溝と二重溝付きローラ320の第2の溝との間のチャネルを通して案内され、電動溝付きローラ620に接続されたモータ625と受動溝付きローラ605とを含む、弛みワイヤ引張装置600に向かって進む。   After the slack wire 185 has moved away from the roller of the wire guide 500, the slack wire 185 is between the second groove of the double grooved roller 305 of the wire guide 300 and the second groove of the double grooved roller 320. Proceed toward a slack wire tensioner 600 that includes a motor 625 and a passive grooved roller 605 guided through the channel and connected to a motorized grooved roller 620.

モータ625は、出力制御信号により駆動される従来の直流(DC)モータ、又は駆動モータに供給される入力電気パルスの数を電子的に制御することにより正確な量のワイヤをワイヤ供給スプールから筐体内へ前進させることを可能にするステッピングモータなどの、任意のモータとすることができる。弛みワイヤ185は、モータ625に取り付けられた電動溝付きローラ620と受動溝付きローラ605との間の位置に導かれる。受動溝付きローラ605若しくは電動溝付きローラ620又はこれらの両方は、弛みワイヤ185と係合してローラを通して弛みワイヤ185を前進させることができる凸部を溝内に含むことができる。溝内の凸部は、ローラ溝と弛みワイヤ185との間の摩擦力を増加させることができ、ローラが弛みワイヤ185と摩擦係合してローラを通して弛みワイヤ185を引っ張ることを可能にする。   The motor 625 electronically controls the number of input electrical pulses supplied to a conventional direct current (DC) motor driven by the output control signal or to the drive motor so that an accurate amount of wire can be accommodated from the wire supply spool. It can be any motor, such as a stepping motor that allows it to be advanced into the body. The slack wire 185 is guided to a position between the motorized grooved roller 620 attached to the motor 625 and the passive grooved roller 605. The passive grooved roller 605 or the motorized grooved roller 620 or both can include protrusions in the groove that can engage the slack wire 185 and advance the slack wire 185 through the roller. The protrusions in the groove can increase the frictional force between the roller groove and the slack wire 185, allowing the roller to frictionally engage the slack wire 185 and pull the slack wire 185 through the roller.

受動溝付きローラ605及び電動溝付きローラ620は、典型的には、鋼で作製されるが、Inconel(登録商標)ニッケル−クロム合金、Monel(登録商標)ニッケル−銅合金、又はToughMet(登録商標)銅−ニッケル−錫合金などの、他の合金で作製することができる。ローラが鋼で作製されるか又は鋼を含有する場合、鋼は、炭素鋼又はステンレス鋼とすることができる。例示の鋼としては、S355、S355JR、S355J2、S355J2+N、及びS450J0が挙げられる。溝付きローラは、(例えば、Products for Industry,Inc.,Brighton,CO,USA、及びSBI International,Hollabrun,Austriaで)市販されている。   Passive grooved roller 605 and motorized grooved roller 620 are typically made of steel, but are Inconel® nickel-chromium alloy, Monel® nickel-copper alloy, or TouchMet®. ) It can be made of other alloys such as copper-nickel-tin alloy. If the roller is made of or contains steel, the steel can be carbon steel or stainless steel. Exemplary steels include S355, S355JR, S355J2, S355J2 + N, and S450J0. Grooved rollers are commercially available (e.g., in Products for Industry, Inc., Brighton, CO, USA, and SBI International, Holland, Austria).

受動溝付きローラ605が弛みワイヤ185に及ぼす直交方向の圧力量は、溝付きローラ605における溝の構成の選択と加圧装置850が及ぼす圧力とにより調節することができる。ローラは、V字溝、U字溝、テーパ溝、円筒状溝、60°溝、90°溝、又は滑車溝を有することができる。加圧装置850が及ぼす圧力を増加させることにより、溝付きローラ605がワイヤに及ぼす挟圧力が増加する。加圧装置850の及ぼす圧力が過小であると、溝付きローラ605と電動溝付きローラ620との間からの弛みワイヤ185の滑りが発生する可能性がある。加圧装置850の及ぼす圧力が過大であると、金属ワイヤ180の変形が発生する可能性がある。加圧装置800により最大3バールの圧力を加えることができる。   The amount of pressure in the orthogonal direction that the passive grooved roller 605 exerts on the slack wire 185 can be adjusted by the selection of the groove configuration in the grooved roller 605 and the pressure exerted by the pressure device 850. The roller can have a V-shaped groove, a U-shaped groove, a tapered groove, a cylindrical groove, a 60 ° groove, a 90 ° groove, or a pulley groove. By increasing the pressure exerted by the pressure device 850, the pinching pressure exerted on the wire by the grooved roller 605 increases. If the pressure exerted by the pressure device 850 is too small, the slack wire 185 may slip from between the grooved roller 605 and the motorized grooved roller 620. If the pressure exerted by the pressurizing device 850 is excessive, the metal wire 180 may be deformed. A pressure of up to 3 bar can be applied by the pressurizing device 800.

加圧装置850は、伸長させたときに受動溝付きローラ605に加わる圧力を増加させ且つ収縮させたときに受動溝付きローラ605に加わる圧力を減少させる、油圧、空気圧、機械又は電子駆動式のピストンを含むことができる。モータ625の作用によりワイヤが引っ張られ、その結果、弛みワイヤ185のループが縮小する。モータ225及び625は別個に動作させることができ、且つこれらモータの個々の作用により、筐体内の弛みワイヤの量と弛みワイヤ185のループのサイズとの調節が可能になる。溝付きローラ605及び電動溝付きローラ620を通過した後に、弛みワイヤ185は、筐体退出ガイド1000を通って進み、プラズマアーク溶接トーチ装置のワイヤガイドへ送出される。   The pressure device 850 is a hydraulic, pneumatic, mechanical or electronically driven type that increases the pressure applied to the passive grooved roller 605 when extended and reduces the pressure applied to the passive grooved roller 605 when contracted. A piston can be included. The wire is pulled by the action of the motor 625, and as a result, the loop of the slack wire 185 shrinks. The motors 225 and 625 can be operated separately, and the individual action of these motors allows adjustment of the amount of slack wire in the housing and the size of the slack wire 185 loop. After passing through the grooved roller 605 and the motorized grooved roller 620, the slack wire 185 advances through the housing exit guide 1000 and is delivered to the wire guide of the plasma arc welding torch device.

モータ625は、筐体退出ガイド1000を通じて弛みワイヤ185を筐体の外へ前進させて弛みワイヤ185を溶接トーチ装置に供給するようにモータ625に信号を送信できる、溶接装置と通信することができる。   The motor 625 can communicate with a welding device that can send a signal to the motor 625 to advance the slack wire 185 out of the housing through the housing exit guide 1000 and supply the slack wire 185 to the welding torch device. .

弛みワイヤ185のループは、ワイヤ要求側の弛みワイヤ引張ユニットの引張作用が、金属ワイヤ180を提供する供給スプール50により引き起こされる考えられる悪影響から切り離されることを可能にする。スプールからの回転慣性及びワイヤスプールから引き出されるワイヤの質量は、ワイヤ送給システムの導入部分(検知装置110及び緊張ユニットのモータ225など)により対処するか又は弛みワイヤ185のループにより吸収することができ、回転慣性又は質量が溶接トーチの近傍でワイヤに伝達されるのを防止する。システムは、ワイヤ送給システムの入口側でのワイヤの巻き出しが溶接トーチへのワイヤの前進とは切り離されることを可能にする。弛みワイヤのループは、筐体内にワイヤガイド400及び500から自由に垂下しているので、ループのワイヤは、張力を受けずに、モータ225又は625の作用により容易に前進させることができる。弛みワイヤ185のループはまた、加工物上への金属の堆積を停止させずにワイヤ供給スプール50を交換することを可能にする。弛みワイヤ185のループはまた、ワイヤ供給スプール50と溶接トーチのワイヤ供給器との間の緩衝部としてある長さのワイヤを提供することにより、ワイヤが溶接トーチに一定速度で提供されることを可能にする。   The loop of the slack wire 185 allows the pulling action of the wire demanding slack wire pulling unit to be separated from the possible adverse effects caused by the supply spool 50 providing the metal wire 180. The rotational inertia from the spool and the mass of the wire drawn from the wire spool can be addressed by the introductory portion of the wire delivery system (such as the sensing device 110 and the tensioning unit motor 225) or absorbed by the loop of the slack wire 185. And prevent rotational inertia or mass from being transmitted to the wire in the vicinity of the welding torch. The system allows the unwinding of the wire on the inlet side of the wire delivery system to be separated from the advance of the wire to the welding torch. Since the loop of slack wire hangs freely from the wire guides 400 and 500 within the housing, the wire of the loop can be easily advanced by the action of the motor 225 or 625 without being subjected to tension. The loop of slack wire 185 also allows the wire supply spool 50 to be replaced without stopping the metal deposition on the workpiece. The loop of slack wire 185 also provides a length of wire as a buffer between the wire supply spool 50 and the wire feeder of the welding torch so that the wire is provided to the welding torch at a constant rate. to enable.

ワイヤ送給システムは、ワイヤ供給スプールの回転慣性に起因して起こる可能性があるワイヤの滑りを低減するように設計される。滑りは、金属ワイヤを溶接トーチのアーク中に位置合わせしようとした場合に顕在化するワイヤの変形又は他の問題の原因となる可能性がある。好ましい実施形態において、ワイヤは、いくつかのシステムにおいて使用されるような湾曲したものではなく真っ直ぐなものである。特に、金属ワイヤは、真っ直ぐであり、且つStempfer(米国特許出願公開第2014/0061165号明細書)で説明されているような、2トーチシステムにおいて使用することができる。このようなシステムでは、溶接トーチのプラズマアーク中における金属ワイヤの位置合わせを維持するためにワイヤ送給ユニットが真っ直ぐな金属ワイヤを送出可能であることが重要である。   The wire delivery system is designed to reduce wire slip that may occur due to the rotational inertia of the wire supply spool. Slip can cause wire deformation or other problems that manifest when attempting to align the metal wire into the arc of the welding torch. In preferred embodiments, the wire is straight rather than curved as used in some systems. In particular, the metal wire is straight and can be used in a two torch system, as described in Tempfer (US 2014/0061165). In such systems, it is important that the wire feeding unit be able to deliver straight metal wires in order to maintain the alignment of the metal wires in the plasma arc of the welding torch.

検知装置110を除いた筐体内のワイヤ送給システムの構成要素の各々は、最終的に背板900に接続される。背板900は、ワイヤ送給システムの構成要素を支持するのに好適な任意の材料を有することができる。いくつかの実施形態において、背板900は、炭素鋼、ステンレス鋼、S355、S355JR、S355J2、S355J2+N、及びS450J0から選択された鋼、AA6063、AA6063−T6、EN AW−6063T6、AW−6082−T6、及びEN AW−6063T6/6082T6から選択されたアルミニウム合金などの、アルミニウム合金、Inconel(登録商標)ニッケル−クロム合金、Monel(登録商標)ニッケル−銅合金、又はToughMet(登録商標)銅−ニッケル−錫合金とすることができる。   Each of the components of the wire feeding system in the housing excluding the detection device 110 is finally connected to the back plate 900. The backplate 900 can comprise any material suitable for supporting the components of the wire delivery system. In some embodiments, the backplate 900 is made of steel selected from carbon steel, stainless steel, S355, S355JR, S355J2, S355J2 + N, and S450J0, AA6063, AA6063-T6, EN AW-6063T6, AW-6082-T6. , And aluminum alloys selected from EN AW-6063T6 / 6082T6, Inconel (R) nickel-chromium alloy, Monel (R) nickel-copper alloy, or ToughMet (R) copper-nickel- It can be a tin alloy.

弛みワイヤ185のループを形成する金属ワイヤ180は、プラズマアーク溶接、特にプラズマ移行型アーク溶接において使用される任意の金属を有することができる。金属ワイヤは、チタンとするか、又はチタンを含有することができる。金属ワイヤは、Al、V、Sn、Zr、Mo、Nb、Cr、W、Si、及びMnの1つ若しくは組み合わせとの組み合わせでTiを含有するチタン合金とするか、又はこのチタン合金を含有することができる。例えば、例示のチタン合金としては、Ti−6Al−4V、Ti−6Al−6V−2Sn、Ti−6Al−2Sn−4Zr−6Mo、Ti−45Al−2Nb−2Cr、Ti−47Al−2Nb−2Cr、Ti−47Al−2W−0.5Si、Ti−47Al−2Nb−lMn−0.5W−0.5Mo−0.2Si、及びTi−48Al−2Nb−0.7Cr−0.3Siが挙げられる。金属ワイヤは、アルミニウム、鉄、コバルト、銅、ニッケル、炭素、チタン、タンタル、タングステン、ニオブ、金、銀、パラジウム、白金、ジルコニウム、これらの合金、及びこれらの組み合わせを含有することができる。金属ワイヤは円形断面を有することができる。金属ワイヤは、任意の直径又は寸法を有することができる。いくつかの実施形態において、金属ワイヤの直径は、約0.1mm〜約10mmの範囲とすることができる。例えば、金属ワイヤは、例えば、1.0mm、1.6mm、又は2.4mmの直径を有することができる。   The metal wire 180 forming the loop of the slack wire 185 can comprise any metal used in plasma arc welding, particularly plasma transfer arc welding. The metal wire can be titanium or can contain titanium. The metal wire is, or contains, a titanium alloy containing Ti in combination with one or a combination of Al, V, Sn, Zr, Mo, Nb, Cr, W, Si, and Mn. be able to. For example, exemplary titanium alloys include Ti-6Al-4V, Ti-6Al-6V-2Sn, Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-45Al-2Nb-2Cr, Ti-47Al-2Nb-2Cr, Ti -47Al-2W-0.5Si, Ti-47Al-2Nb-lMn-0.5W-0.5Mo-0.2Si, and Ti-48Al-2Nb-0.7Cr-0.3Si. The metal wire can contain aluminum, iron, cobalt, copper, nickel, carbon, titanium, tantalum, tungsten, niobium, gold, silver, palladium, platinum, zirconium, alloys thereof, and combinations thereof. The metal wire can have a circular cross section. The metal wire can have any diameter or size. In some embodiments, the diameter of the metal wire can range from about 0.1 mm to about 10 mm. For example, the metal wire can have a diameter of, for example, 1.0 mm, 1.6 mm, or 2.4 mm.

ワイヤ供給システムは、金属ワイヤを任意の溶接トーチに供給するために使用することができる。例示の溶接トーチはPAWトーチである。PAWトーチは、ガスメタルアーク溶接(GMAW)、特に不活性ガスを使用してアークを形成する溶接(金属不活性ガス溶接又はMIG溶接)などの、金属ワイヤを加熱して溶融させるために電気アークを生成することが可能な任意の構成を有することができる。例示のPAWトーチはPTAトーチである。金属ワイヤは、電気アークを使用してトーチにより生み出されたプラズマ中で溶融させられ、且つ溶融金属ワイヤは、加工物上の溶融池内に堆積されて、金属体に加えられ、ニアネットシェイプの金属体を形成する。金属ワイヤの送給速度及び位置決めは、金属ワイヤが母材の溶融池よりも上の意図された位置に達したときに、金属ワイヤが連続的に加熱されて溶融されることを確実にするために、PAWトーチへの電力供給の効率に従って制御及び調整することができる。例示の溶接システムは、Guldberg(国際公開第2011/019287号パンフレット)、Ireland et al.(米国特許第7,220,935号明細書)、Comon et al.(米国特許第9,145,832号明細書)、Cooper et al.(米国特許出願公開第2010/0276396号明細書)、Biskup et al.(米国特許出願公開第2013/0140280号明細書)、及びStempfer(米国特許出願公開第2014/0061165号明細書)で説明されている。   The wire supply system can be used to supply metal wire to any welding torch. An exemplary welding torch is a PAW torch. PAW torches are electric arcs for heating and melting metal wires, such as gas metal arc welding (GMAW), particularly welding that uses an inert gas to form an arc (metal inert gas welding or MIG welding). Can have any configuration capable of generating An exemplary PAW torch is a PTA torch. The metal wire is melted in the plasma generated by the torch using an electric arc, and the molten metal wire is deposited in a molten pool on the workpiece and added to the metal body to form a near net shape metal. Form the body. The feed rate and positioning of the metal wire ensures that the metal wire is continuously heated and melted when the metal wire reaches the intended position above the molten pool of the base metal. Furthermore, it can be controlled and adjusted according to the efficiency of power supply to the PAW torch. Exemplary welding systems are described in Guldberg (WO 2011/019287), Ireland et al. (US Pat. No. 7,220,935), Comon et al. (US Pat. No. 9,145,832), Cooper et al. (U.S. Patent Application Publication No. 2010/0276396), Biskup et al. (U.S. Patent Application Publication No. 2013/0140280), and Tempfer (U.S. Patent Application Publication No. 2014/0061165).

前述の説明は新しい点をかなり詳細に説明しているが、この説明は、本発明の範囲を限定するものとしてではなく、むしろ本発明の種々の実施形態の例示を提供するものとして解釈されるべきである。   While the foregoing description describes new details in considerable detail, this description is not to be construed as limiting the scope of the invention, but rather as providing an illustration of various embodiments of the invention. Should.

本発明の範囲から逸脱することなく、本発明に種々の修正及び変形を加えることができることは、当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、本発明の修正及び変形が添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内にあるという条件でそれら修正及び変形を網羅することが意図される。   It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the present invention without departing from the scope of the invention. Thus, it is intended that the present invention cover the modifications and variations of this invention provided they come within the scope of the appended claims and their equivalents.

以下は、明細書及び添付図面で使用される参照番号の一覧表である。
10 ワイヤ供給ユニット
20 ワイヤ緊張ユニット
30 ワイヤ緩衝ユニット
40 弛みワイヤ送出源
50 ワイヤ供給スプール
55 支点
60 垂直支持要素
65 横断支持要素
70 第1の側方支持要素
71 第2の側方支持要素
72 前部取付支持体
73 前部取付支持体
74 後部取付支持体
75 後部取付支持体
78 フレーム横梁
100 フレーム
101 ヒンジ
103 上部透明窓
104 下部透明扉
110 検知装置
120 開口
122 位置センサ
130 ワイヤ受取ユニットの第1の受取ホイール
135 ワイヤ受取ユニットの第2の受取ホイール
140 任意選択のブラケット
145 任意選択のブラケット
180 金属ワイヤ
185 弛みワイヤ
200 ワイヤ送給装置
205 受動溝付きローラ
210 アーム
220 電動溝付きローラ
225 モータ
300 第1の弛みワイヤガイド
305 二重溝付きローラ
310 アーム
320 二重溝付きローラ
330 支持体
400 第2の弛みワイヤガイド
405 受動溝付きローラ
410 アーム
420 受動溝付きローラ
430 支持体
500 第3の弛みワイヤガイド
505 受動溝付きローラ
510 アーム
520 受動溝付きローラ
530 支持体
600 弛みワイヤ引張装置
605 受動溝付きローラ
610 アーム
620 電動溝付きローラ
625 モータ
700 ループ検知装置
710 センサ
720 センサ
730 センサ
740 センサ
780 支持要素
790 支持要素
800 加圧装置
850 加圧装置
900 背板
1000 筐体退出ガイド
The following is a list of reference numbers used in the specification and attached drawings.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wire supply unit 20 Wire tension | tensile_strength unit 30 Wire buffer unit 40 Loose wire delivery source 50 Wire supply spool 55 Support point 60 Vertical support element 65 Transverse support element 70 1st side support element 71 2nd side support element 72 Front part Mounting support 73 Front mounting support 74 Rear mounting support 75 Rear mounting support 78 Frame cross beam 100 Frame 101 Hinge 103 Upper transparent window 104 Lower transparent door 110 Detector 120 Opening 122 Position sensor 130 First wire receiving unit Receiving wheel 135 Second receiving wheel of the wire receiving unit 140 Optional bracket 145 Optional bracket 180 Metal wire 185 Slack wire 200 Wire feeder 205 Passive grooved roller 210 Arm 220 Motorized grooved low 225 motor 300 first slack wire guide 305 double grooved roller 310 arm 320 double grooved roller 330 support 400 second slack wire guide 405 passive grooved roller 410 arm 420 passive grooved roller 430 support 500 first Three slack wire guides 505 Passive grooved roller 510 Arm 520 Passive grooved roller 530 Support 600 Loose wire pulling device 605 Passive grooved roller 610 Arm 620 Motorized grooved roller 625 Motor 700 Loop detection device 710 Sensor 720 Sensor 730 Sensor 740 Sensor 780 Support element 790 Support element 800 Pressurization device 850 Pressurization device 900 Back plate 1000 Housing exit guide

Claims (28)

位置調節可能なワイヤ供給スプールと、
開口を含む進入ワイヤ位置検出器を備える筐体と、
第1の電動溝付きローラと、第1の受動溝付きローラと、前記第1の電動溝付きローラに取り付けられた第1のモータとを備え、前記第1の電動溝付きローラ及び前記第1の受動溝付きローラが、前記第1の電動溝付きローラと前記第1の受動溝付きローラとの間にチャネルを形成する、ワイヤ送給装置と、
少なくとも3つの弛みワイヤガイドの組み合わせであって、第1の弛みワイヤガイドが、前記ワイヤ送給装置の後方に且つ前記ワイヤ送給装置と直線上に位置決めされ、第2の弛みワイヤガイドが前記第1の弛みワイヤガイドの右下方に位置決めされ、第3の弛みワイヤガイドが前記第1の弛みワイヤガイドの左下方に位置決めされる、少なくとも3つの弛みワイヤガイドの組み合わせと、
第2の電動溝付きローラと、第2の受動溝付きローラと、前記第2の電動溝付きローラに取り付けられた第2のモータとを備え、前記第2の電動溝付きローラ及び前記第2の受動溝付きローラが、前記第2の電動溝付きローラと前記第2の受動溝付きローラとの間にチャネルを形成する、弛みワイヤ引張装置と、
筐体退出ガイドと
を備える、金属ワイヤ送給システム。
An adjustable wire supply spool;
A housing with an entry wire position detector including an opening;
A first motorized grooved roller; a first passive grooved roller; and a first motor attached to the first motorized grooved roller, the first motorized grooved roller and the first A passive grooved roller forming a channel between the first motorized grooved roller and the first passive grooved roller;
A combination of at least three slack wire guides, wherein a first slack wire guide is positioned rearwardly and linearly with the wire feed device, and a second slack wire guide is the first slack wire guide; A combination of at least three slack wire guides positioned at the lower right of one slack wire guide and a third slack wire guide positioned at the lower left of the first slack wire guide;
A second motorized grooved roller; a second motorized grooved roller; and a second motor attached to the second motorized grooved roller; and the second motorized grooved roller and the second motorized grooved roller. A slack wire pulling device, wherein the passive grooved roller forms a channel between the second motorized grooved roller and the second passive grooved roller;
A metal wire feeding system comprising a housing exit guide.
前記第1の弛みワイヤガイドが、
第1の溝と第2の溝とを有する第1の二重溝付きローラであって、前記筐体の背板に枢動可能に接続された第1のアームに取り付けられる第1の二重溝付きローラと、
第1の溝と第2の溝とを有する第2の二重溝付きローラであって、前記第1の溝付きローラの前記第1の溝と前記第2の溝付きローラの前記第1の溝とが、前記第1の溝付きローラの前記第1の溝と前記第2の溝付きローラの前記第1の溝との間にチャネルを形成し、且つ前記第1の二重溝付きローラの前記第1の溝が、前記筐体の前記背板に接続された第1の支持体に接続された前記第1のアーム上のばねにより付勢される、第2の二重溝付きローラとを備え、
前記第2の弛みワイヤガイドが、
前記筐体の前記背板に枢動可能に接続された第2のアームに取り付けられた第3の受動溝付きローラと、
第4の受動溝付きローラであって、前記第3の受動ローラの溝と前記第4の受動ローラの溝とが、前記第3の受動ローラの前記溝と前記第4の受動ローラの前記溝との間にチャネルを形成し、且つ前記第3の受動ローラの前記溝が、前記筐体の前記背板に接続された第2の支持体に接続された前記第2のアーム上のばねにより付勢される、第4の受動溝付きローラとを備え、並びに
前記第3の弛みワイヤガイドが、
前記筐体の前記背板に枢動可能に接続された第3のアームに取り付けられた第5の受動溝付きローラと、
第6の受動溝付きローラであって、前記第5の受動ローラの溝と前記第6の受動ローラの溝とが、前記第5の受動ローラの前記溝と前記第6の受動ローラの前記溝との間にチャネルを形成し、且つ前記第5の受動ローラの前記溝が、前記筐体の前記背板に接続された第3の支持体に接続された前記第3のアーム上のばねにより付勢される、第6の受動溝付きローラとを備え、
前記第1の弛みワイヤガイドと前記第2の弛みワイヤガイドと前記第3の弛みワイヤガイドとが、前記第1のワイヤガイドから前記第2のワイヤガイド、前記第3のワイヤガイドに、そして前記第1のワイヤガイドに戻るループ経路を形成する
請求項1に記載の金属ワイヤ送給システム。
The first slack wire guide is
A first double grooved roller having a first groove and a second groove, wherein the first double groove is attached to a first arm pivotally connected to the back plate of the housing. Grooved rollers,
A second double grooved roller having a first groove and a second groove, wherein the first groove of the first grooved roller and the first grooved roller A groove forms a channel between the first groove of the first grooved roller and the first groove of the second grooved roller, and the first double grooved roller A second double grooved roller in which the first groove is biased by a spring on the first arm connected to a first support connected to the back plate of the housing And
The second slack wire guide is
A third passive grooved roller attached to a second arm pivotally connected to the back plate of the housing;
A fourth passive grooved roller, wherein the groove of the third passive roller and the groove of the fourth passive roller are the groove of the third passive roller and the groove of the fourth passive roller. And a groove on the third passive roller by a spring on the second arm connected to a second support connected to the back plate of the housing. A fourth passive grooved roller that is biased, and the third slack wire guide,
A fifth passive grooved roller attached to a third arm pivotally connected to the back plate of the housing;
A sixth passive grooved roller, wherein the groove of the fifth passive roller and the groove of the sixth passive roller are the groove of the fifth passive roller and the groove of the sixth passive roller. And a groove on the fifth passive roller by a spring on the third arm connected to a third support connected to the back plate of the housing. An energized sixth passive grooved roller;
The first slack wire guide, the second slack wire guide, and the third slack wire guide from the first wire guide to the second wire guide, the third wire guide, and the The metal wire feeding system according to claim 1, wherein a loop path returning to the first wire guide is formed.
前記第1の電動溝付きローラ、前記第1の受動溝付きローラ、前記第2の電動溝付きローラ、及び前記第2の受動溝付きローラのうちのいずれか1つ又はこれらの組み合わせの前記溝の表面の摩擦が増強される、請求項1又は2に記載の金属ワイヤ送給装置。   The groove of any one of or a combination of the first motorized grooved roller, the first passive grooved roller, the second motorized grooved roller, and the second passive grooved roller The metal wire feeding device according to claim 1, wherein the friction of the surface of the metal wire is enhanced. 前記第1のモータ及び前記第2のモータが各々別個に、出力制御信号により駆動される直流モータとステッピングモータとから選択される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。 The metal wire feed according to any one of claims 1 to 3, wherein the first motor and the second motor are each selected from a DC motor and a stepping motor driven by an output control signal. Supply system. 前記進入ワイヤ位置検出器が、前記開口内の金属ワイヤの位置を検出する第1のセンサを更に備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。   The metal wire feeding system according to any one of claims 1 to 4, wherein the entry wire position detector further includes a first sensor that detects a position of the metal wire in the opening. 前記第1のセンサが、前記ワイヤ供給スプールをX方向、Y方向若しくはZ方向の少なくとも一つの方向又はこれらの任意の組み合わせの方向に再配置できる制御システムと通信する、請求項5に金属ワイヤ送給システム。   6. The metal wire feed of claim 5, wherein the first sensor communicates with a control system that can reposition the wire supply spool in at least one of the X, Y, or Z directions, or any combination thereof. Supply system. 前記筐体が、前記筐体を開けずに前記筐体内の構成要素の視認を可能にするための、透明窓若しくは透明扉又はこれらの両方を更に備える、請求項7に記載の金属ワイヤ送給システム。   8. The metal wire feed of claim 7, wherein the housing further comprises a transparent window or a transparent door or both to allow viewing of components within the housing without opening the housing. system. 前記透明窓又は透明扉が、ガラス、アクリル(ポリ(メチルメタクリレート)若しくはPMMA)、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート(PETG)、又はポリカーボネートで作製される、請求項7に記載の金属ワイヤ送給システム。   The metal wire delivery system according to claim 7, wherein the transparent window or transparent door is made of glass, acrylic (poly (methyl methacrylate) or PMMA), glycol modified polyethylene terephthalate (PETG), or polycarbonate. 前記ワイヤ送給装置が、前記ワイヤ供給スプールに巻き付けられたワイヤを前記筐体内に送給するように構成される、請求項1〜8のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。   The metal wire feeding system according to any one of claims 1 to 8, wherein the wire feeding device is configured to feed the wire wound around the wire supply spool into the housing. 前記第1の受動溝付きローラにより及ぼされる圧力量を調整するための第1の加圧装置を更に備える、請求項1〜9のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。   The metal wire feeding system according to any one of claims 1 to 9, further comprising a first pressure device for adjusting an amount of pressure exerted by the first passive grooved roller. 前記第1の加圧装置が、第1の方向に移動させたときに前記第1の受動溝付きローラに加わる圧力を増加させ且つ第2の方向に移動させたときに前記第1の受動溝付きローラに加わる圧力を減少させる、油圧、空気圧、機械又は電子駆動式のピストンを備える、請求項10に記載の金属ワイヤ送給システム。   When the first pressure device increases the pressure applied to the first passive grooved roller when moved in the first direction and moves in the second direction, the first passive groove 11. The metal wire delivery system of claim 10, comprising a hydraulic, pneumatic, mechanical or electronically driven piston that reduces the pressure applied to the roller. 前記第2の受動溝付きローラにより及ぼされる圧力量を調整するための第2の加圧装置を更に備える、請求項1〜11のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。   The metal wire feeding system according to any one of claims 1 to 11, further comprising a second pressurizing device for adjusting an amount of pressure exerted by the second passive grooved roller. 前記第2の加圧装置が、第1の方向に移動させたときに前記第2の受動溝付きローラに加わる圧力を増加させ且つ第2の方向に移動させたときに前記第2の受動溝付きローラに加わる圧力を減少させる、油圧、空気圧、機械又は電子駆動式のピストンを備える、請求項12に記載の金属ワイヤ送給システム。   When the second pressure device increases the pressure applied to the second passive grooved roller when moved in the first direction and moves in the second direction, the second passive groove 13. The metal wire delivery system of claim 12, comprising a hydraulic, pneumatic, mechanical or electronically driven piston that reduces the pressure applied to the roller. 前記ワイヤ送給装置の前記第1のモータが、前記第1の電動溝付きローラを回転させるために前記第1の電動溝付きローラに接続される、請求項1〜13のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。   The first motor of the wire feeder is connected to the first motorized grooved roller to rotate the first motorized grooved roller according to any one of claims 1-13. Metal wire feeding system as described. 前記弛みワイヤ引張装置の前記第2のモータが、前記第2の電動溝付きローラを回転させるために前記第2の電動溝付きローラに接続される、請求項1〜14のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。   The second motor of the slack wire tensioning device is connected to the second motorized grooved roller to rotate the second motorized grooved roller according to any one of claims 1-14. Metal wire feeding system as described. 前記ワイヤ送給装置の前記第1のモータが、前記弛みワイヤ引張装置とは独立して動作する、請求項1〜15のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。   The metal wire feeding system according to any one of claims 1 to 15, wherein the first motor of the wire feeding device operates independently of the slack wire pulling device. 前記筐体がループ検知装置を更に備える、請求項1〜16のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。   The metal wire feeding system according to claim 1, wherein the housing further includes a loop detection device. 前記ループ検知装置が、
a)制御システムと通信する第1のセンサであって、前記第1のセンサが弛みワイヤの前記ループを検知したときに前記ワイヤ送給システム及び堆積プロセスの運転を停止させるように前記制御システムに信号を送信する第1のセンサ、又は
b)制御システムと通信する第2のセンサであって、前記第2のセンサが弛みワイヤの前記ループを検知したときにより多くの金属ワイヤを前記筐体内に送給するように前記制御システムに信号を送信する第2のセンサ、又は
c)前記制御システムと通信する第3のセンサであって、前記第3のセンサが弛みワイヤの前記ループを検知したときにより少ない金属ワイヤを前記筐体内に送給するように前記制御システムに信号を送信する第3のセンサ、又は
d)前記制御システムと通信する第4のセンサであって、前記第4のセンサが弛みワイヤの前記ループを検知したときに前記筐体内への金属ワイヤの送給を停止させるように前記制御システムに信号を送信する第4のセンサ、又は
e)a)、b)、c)及びd)の任意の組み合わせを備える、
請求項17に記載の金属ワイヤ送給システム。
The loop detection device is
a) a first sensor in communication with the control system, wherein the control system is configured to stop operation of the wire delivery system and the deposition process when the first sensor detects the loop of slack wire. A first sensor that transmits a signal, or b) a second sensor that communicates with a control system, wherein more metal wire is placed in the housing when the second sensor detects the loop of slack wires. A second sensor that sends a signal to the control system to deliver, or c) a third sensor that communicates with the control system when the third sensor detects the loop of slack wires A third sensor that sends a signal to the control system to deliver less metal wire into the housing, or d) a fourth sensor that communicates with the control system A fourth sensor for sending a signal to the control system to stop feeding the metal wire into the housing when the fourth sensor detects the loop of slack wire, or e ) Comprising any combination of a), b), c) and d),
The metal wire feeding system according to claim 17.
金属ワイヤを溶接トーチに提供する方法であって、
弛みワイヤのループを形成するように十分な量の前記金属ワイヤをワイヤ供給源から前進させることと、
ある量の弛みワイヤを弛みワイヤの前記ループから溶接トーチのプラズマアークへ前進させることと、
前記溶接トーチへ前進させた前記量の弛みワイヤを補って弛みワイヤのループを維持するために前記ワイヤ供給源から追加の金属ワイヤを供給することと
を含む、方法。
A method of providing a metal wire to a welding torch, comprising:
Advancing a sufficient amount of the metal wire from a wire source to form a loop of slack wire;
Advancing a quantity of slack wire from said loop of slack wire to the plasma arc of the welding torch;
Supplying additional metal wire from the wire source to compensate for the amount of slack wire advanced to the welding torch to maintain a slack wire loop.
前記ワイヤ供給源から前進させる弛みワイヤの前記量が、前記溶接トーチへの弛みワイヤの連続送出を可能するために弛みワイヤの前記ループを維持するのに十分である、請求項19に記載の方法。   20. The method of claim 19, wherein the amount of slack wire advanced from the wire source is sufficient to maintain the loop of slack wire to allow continuous delivery of the slack wire to the welding torch. . 前記ワイヤ供給源は、前記金属ワイヤが巻き付けられる位置調節可能なスプールであり、且つ前記方法が、弛みワイヤの前記ループを形成するように前進させるべき前記金属ワイヤを提供するために前記金属ワイヤを前記スプールから繰り出すことを更に含む、請求項19〜20のいずれか一項に記載の方法。   The wire source is an adjustable spool on which the metal wire is wound, and the method provides the metal wire to provide the metal wire to be advanced to form the loop of slack wire. 21. A method according to any one of claims 19 to 20, further comprising paying out from the spool. 前記ワイヤ供給スプールから繰り出される前記ワイヤを所望の位置に維持するために前記ワイヤ供給スプールを前記X方向、前記Y方向若しくは前記Z方向の少なくとも一つの方向又はこれらの組み合わせの方向に再配置することを更に含む、請求項21に記載の方法。   Relocating the wire supply spool in at least one of the X direction, the Y direction, the Z direction, or a combination thereof in order to maintain the wire fed from the wire supply spool at a desired position. The method of claim 21, further comprising: 前記金属ワイヤに摩擦接触するローラを回転させて前記金属ワイヤを前記筐体内へ前進させることを更に含む、請求項19〜22のいずれか一項に記載の方法。   23. The method of any one of claims 19-22, further comprising rotating a roller in frictional contact with the metal wire to advance the metal wire into the housing. 前記ローラの回転が、前記ローラに取り付けられたモータを作動させることにより達成され、且つ前記モータが、ステッピングモータか、又は出力制御信号により駆動される直流モータである、請求項23に記載の方法。   24. The method of claim 23, wherein rotation of the roller is achieved by operating a motor attached to the roller, and the motor is a stepping motor or a direct current motor driven by an output control signal. . 前記供給源からの前記金属ワイヤの前進が、弛みワイヤの前記ループから前記溶接トーチへのある量の弛みワイヤの前進の影響を受けない、請求項19〜24のいずれか一項に記載の方法。   25. A method according to any one of claims 19 to 24, wherein the advancement of the metal wire from the source is unaffected by the advancement of a certain amount of slack wire from the loop of slack wire to the welding torch. . 前記弛みワイヤに摩擦接触するローラを回転させて前記弛みワイヤを前記溶接トーチへ送出することを更に含む、請求項19〜25のいずれか一項に記載の方法。   26. The method of any of claims 19-25, further comprising rotating a roller in frictional contact with the slack wire to deliver the slack wire to the welding torch. 前記ローラの回転が、前記ローラに取り付けられたモータを作動させることにより達成され、且つ前記モータが、ステッピングモータか、又は出力制御信号により駆動される直流モータである、請求項26に記載の方法。   27. The method of claim 26, wherein rotation of the roller is accomplished by operating a motor attached to the roller, and the motor is a stepping motor or a direct current motor driven by an output control signal. . 前記溶接トーチが、プラズマアーク溶接トーチ、プラズマ移行型アークトーチ、ガスタングステンアーク溶接トーチ、ガスメタルアーク溶接トーチ、金属不活性ガス溶接トーチ、金属活性ガス溶接トーチ、レーザ装置、電子ビーム銃、又はこれらの任意の組み合わせから選択される、請求項19〜27のいずれか一項に記載の方法。   The welding torch is a plasma arc welding torch, a plasma transfer arc torch, a gas tungsten arc welding torch, a gas metal arc welding torch, a metal inert gas welding torch, a metal active gas welding torch, a laser device, an electron beam gun, or these 28. A method according to any one of claims 19 to 27, selected from any combination of:
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